Thép không gỉ có thể chống lại gỉ sét, nhưng không phải loại nào cũng có thể chống lại từ trường. Nhiều mác thép không gỉ vẫn có từ tính. Vậy thép không gỉ nào bị nam châm hút? Vì sao? Cùng tìm hiểu trong bài viết này!
Để hiểu được inox có bị nam châm hút không, chúng ta cần ôn lại một chút về nam châm, từ trường, nguyên lý hút đẩy của nam châm.
Nam châm là gì? Nam châm hút sắt như thế nào?
Nam châm là một cục nam châm. Một cục nam châm thường là một cục kim loại (nhưng một cục kim loại chưa chắc là một cục nam châm).
Nam châm tạo ra từ trường. Từ trường vô hình, vô vị, vô sắc. Tuy nhiên, nó chính là nguyên nhân khiến sắt bị hút (hoặc đẩy) về phía nam châm.
Vì không thể thấy được từ trường, các nhà khoa học đã rải vụn sắt để có thể quan sát được nó (thông qua vụn sắt).
Vậy từ trường là gì mà lại ghê gớm đến như vậy?
Từ trường là một khu vực, một không gian mà các vật thể có từ tính (như sắt, niken…) khi ở trong đó sẽ bị tác động bởi một lực (đẩy hoặc kéo).
Để tìm hiểu kỹ hơn các câu hỏi về nam châm, từ trường như nam châm sinh ra từ đâu, ứng dụng của từ trường,… bạn có thể xem thêm trên wikipedia (có thể xem cả bản tiếng Anh)!
Vì sao sắt bị ảnh hưởng bởi từ trường?
Sắt bị ảnh hưởng từ trường bởi cấu trúc phân tử, cấu trúc electron của nó.
Nhìn bề ngoài của sắt, đó chỉ là một cục sắt. Nhưng ở độ sâu kính hiển vi, sắt bao gồm những vùng nhỏ (10 micromét), mỗi vùng nhỏ này sẽ tự tạo ra những vùng từ trường riêng. Tuy nhiên, các vùng từ trường này không cùng hướng với nhau (xem ảnh số 2). Dẫn đến tổng thể sắt không có từ tính, sắt không phải là nam châm.
Tuy nhiên, khi chịu tác động từ bên ngoài của một từ trường, các vùng từ trường nhỏ này sẽ chuyển về cùng một hướng và khiến sắt bị hút tới hoặc đẩy xa khỏi nam châm.
Nguyên nhân khiến sắt có những vùng từ trường nhỏ, bị nam châm hút chính là vì sắt có electron tự do (unpaired electron) trong cấu trúc mạng tinh thể.
Một số kim loại khác cũng bị ảnh hưởng bởi từ trường như nickel, cobalt,… và một số hợp chất của sắt.
Sắt bị nam châm hút. Vậy inox có bị nam châm hút hay không?
Sắt bị nam châm hút. Inox, thép không gỉ, là hợp kim của sắt (sắt chiếm phần lớn thành phần) có thể bị nam châm hút.
Tuy sắt nguyên chất bị nam châm hút, nhưng không phải hợp kim nào của sắt (cụ thể là thép không gỉ) cũng bị nam châm hút.
Khi sắt kết hợp với một hoặc nhiều nguyên tố khác tạo ra hợp kim, cấu trúc phân tử của hợp kim mới khác với cấu trúc sắt nguyên chất, có thể không thích hợp để có thể phản ứng với từ trường.
Trong 5 lớp thép không gỉ, chỉ có 2 loại bị nam châm hút là ferritic và martensitic.
- Lớp thép ferritic bao gồm inox dòng 400 như: 410L, 430, 430Ti, 444,…
- Lớp thép martensitic cũng gồm một số inox dòng 400 như 410, 420, 430F,…
Một chút cho các bạn lưu ý để tránh lầm lẫn:
- Đối với mác thép 410, ta có inox 410 thuộc lớp martensitic nhưng inox 410L lại thuộc lớp ferritic với hàm lượng crom thấp hơn 410.
- Tương tự, inox 430 thuộc lớp ferritic nhưng inox 430F lại thuộc lớp martensitic.
Đặc điểm chung là các mác thép của hai lớp này, các mác thép dòng 400, có từ tính.
Vậy điều gì khiến hai lớp thép martensitic và ferritic bị nam châm hút?
Để hiểu rõ hơn nguyên nhân, bạn đọc và Inox Quang Minh cần xem xét cấu trúc phân tử, cấu trúc tinh thể của hai nhóm này.
Lớp thép ferritic có cấu trúc tinh thể lập phương tâm khối.
Minh họa cấu trúc tinh thể lập phương tâm khối
Trong cấu trúc này, có 8 nguyên tử sắt ở 8 góc và 1 nguyên tử sắt ở trung tâm. Chính nguyên tử này là nhân tố tạo nên từ tính đối với lớp thép ferritic.
Tương tự, cấu trúc tinh thể của lớp thép martensitic cũng có cấu trúc phân tử lập phương tâm khối (body-centered cubic) hoặc có cấu trúc tinh thể bốn phương tâm mặt (body-centered tetragonal.
Lớp thép martensitic thông thường sẽ có cấu trúc lập phương tâm khối. Thép martensitic chuyển hóa từ austenitic sẽ có cấu trúc tinh thể hình hộp chữ nhật tâm khối.
Cả hai cấu trúc tinh thể đều có nguyên tử sắt ở trung tâm làm cơ sở cho việc chịu tác động trong từ trường.
Vậy inox 304, 316 có bị nam châm hút không?
Inox 304, 316 thuộc lớp thép austenitic. Về bản chất, hai loại inox 304, 316 không bị nam châm hút.
Các loại inox lớp austenitic có cấu trúc tinh thể lập phương tâm mặt. Và cấu trúc phân tử này không bị ảnh hưởng nhiều bởi từ trường.
Tuy nhiên, quá trình gia công, tạo hình, chế tạo có thể làm thay đổi cấu trúc phân tử tại các điểm tiếp xúc, hình thành nên khả năng hút nam châm ngay trên chính thanh inox 304.
Do đó, đối với các loại ống inox, phụ kiện inox 304 đã qua gia công, từ tính vẫn có thể xuất hiện tại các điểm biến dạng.
Kết luận
Có một số loại inox bị nam châm hút, một số khác thì không. Các loại inox lớp martensitic và ferritic như 410, 410L, 420, 430, 430F, 444,… bị hút bởi nam châm.
Các loại inox lớp austenitic như 304, 316 không bị nam châm hút. Tuy nhiên, quá trình gia công, chế tạo có thể làm thay đổi cấu trúc phân tử, khiến một số loại inox 304 trở nên có từ tính.
