不锈钢螺丝为什么会有磁性
发布时间:2025-04-30来源:金成螺丝
为什么304不锈钢、 316不锈钢中大部分的元素是铁,却表现出非磁性?而制作成螺丝却又有弱磁?不锈钢螺丝有磁性是因为在生产过程中通过冷镀,挤压过后,造成材质的内部元素发生了改变,所以一般不锈钢螺丝都会有弱磁性。这要从原子磁性和排列组合说起。关于螺丝螺母垫圈技术与使用事宜,金成螺丝运用多年行业经验为工业客户,开启产品、设计、技术、降本等相关问题“永久免费”答疑!用心助力工业发展!做工业喜爱的螺丝服务商!欢迎随时咨询我们133 2690 6112。
金属在宏观上是否表现出磁性取决于如下两个必要条件:
一是原子具有未对成的电子。(金属)磁性的本质是电子自旋,电子自旋产生磁矩,而磁矩的集合在宏观观上并代表磁矩的累积,也有可能是磁矩的抵消,关键在于原子结构中是否存在未成对的电子。大部分的金属元素,其原子通常有完全填充电子层结构,它们具有成对(自旋方向向上和向下的一对)的电子,这些成对的电子产生的磁矩会相互抵消,金属就不会在宏观上表现出磁性。
少部分金属并不具备完全填充的电子层结构,以铁为例:常温下铁原子有26个电子,其中24个电子成对填充在原子核外壳层中,处于最外层的2个电子自旋方向并不成对。可以粗暴的比方为,一个班上本来大家都是男生女生一对对的,边上却多了两个光棍。在外磁场的作用下,就这俩光棍自旋方向开始定向,产生微小磁矩,众多磁微小矩的集合在宏观表现为可观察到的磁性。

二是原子排列的晶体结构是否使原子磁矩相互抵消。
常见的金属晶体结构分为三种。
1.面心立方结构:在面心立方结构中金属原子位于一个立方晶胞的每个顶点和每个面的中心。这种结构最常见于金、银、铜等金属。在面心立方结构结构结构中,晶体中的每个原子都被包围在六个相邻原子的中心,同时每个面上都有一个原子,这些相邻原子的磁矩方向相互平衡(也可以理解为内耗了吧),导致整体晶体没有净磁矩.如果人为变化其结构,或晶体中存在杂质,导至其对称性发生变化,那么晶体将具有磁性。
2.体心立方结构:在体心立方结构中金属原子位于一个立方晶胞的每个顶点和一个位于晶胞中心的原子。这种结构常见于铁、钠等金属。原子位于立方体的顶点和中心两个不同的位置。这两种不同的原子位置使得晶体的结构不对称。如果该晶体中的原子属于磁性金属系列中的某一种或几种,那该晶体在宏现上将表现出磁性。
3.密堆积结构:在密堆积结构中金属原子以六边形密堆积的方式排列。这种结构常见于钛、镁等金属,在密堆积结构中每个原子周围有最大的对称性,因为它们被排列成六边形最密堆积。在密堆积结构中比面心立方结构更具有对称性。
综上,可以看出,如果仅从晶体结构上比较,面心立方结构、密堆积结构是无磁的,体心立方结构(在一定条件下)是有磁的。

以纯铁为例,常温下纯铁是体心立方晶体结构,当纯铁温度升高到912℃时,晶体结构由体心立方结构转变成面心立方结构(这一现像称之为相变),如前所述,面心立方结构各原子的磁矩相互抵消,这时铁会失去磁性;当温度处于912℃~1838℃(熔点)的铁由于具备面心立方晶体结构,可称之为奥低体(当然奥氏体的定义是铁碳合金,严格来说,此时的纯铁需要加点碳才算奥氏体,) 。
当铁的温度降到912℃以下,它的晶体结构又变回体心立方结构。也就开始变得有磁性。如果在铁中加入一定比例的镍和铬(就好比如304或316那样的成分比例),再将该铁镍铬合金的温度降到912℃以下,神奇的一幕出现了,它的结构仍然保持面心立方结构,并没有变回体心立方结构,继续降到常温,结构仍然没有变化。而这,正是304、316等不锈钢没有磁性的原因,也是304不锈钢、 316不锈钢(在常温下)被称作奥氏体的原因。
如果该合金的温度继续往下降,只要温度足够低(比如-200℃以下),它终究还是会回到体心立方晶体结构,这时可称之为马氏体,也就变得有明显磁性。由于日常并不会碰到这种低温,所以我们直接说304、316属于奥氏体或说 304、316不锈没有磁性,这虽不严谨但也合情)。
以上说的是304不锈钢、316不锈钢等奥氏体不锈钢在常温下没有磁性的原因。那为何用磁铁去吸附不锈钢螺丝为什么又有会弱磁性呢,如上所述在人为变化其结构(冷墩工艺将线材强束成一颗螺丝就是典型的人为变化其结构)的条件下,其晶体结格变得不是那么对称,甚至至局部的结构被硬挤成马氏体,那它就会产生一定磁性——尽管在宏观上很弱。由于只是晶体结的变化而化学成份并没有发生变化,因此它仍然属于304或316,故也不能凭磁性判定某种材料是不是不锈钢。
