2014年9月6日

生活科學-物性-不鏽鋼磁性之謎

常見的不鏽鋼含有18%的鉻(Cr)及8%的鎳(Ni),稱為鉻鎳系不鏽鋼,也叫做18-8不鏽鋼,沒有磁性,所以不會與磁鐵相吸。另外也有僅含13%的鉻而不含鎳的鉻系不鏽鋼,具有磁性,磁鐵可以吸附在這類不鏽鋼上。這兩系列的簡易判別特徵,就是鉻系不鏽鋼具有磁性,而鉻鎳系則不具磁性。
可以用強力磁鐵測試不鏽鋼製作的廚房流理台或保溫瓶的磁性
不同的部位磁性的有無也有差異,為什麼呢?

不鏽鋼的分類方法很多,若是按室溫下的晶體構造(鋼鐵由高溫液態冷卻硬化的過程中,因冷卻速度和方法不同而會讓原子形成不同的排列)分類,可分為體心立方結構(Martensite)、面心立方結構(Austenite)、鐵氧體(Ferrite)等。其中,體心立方結構和鐵素體是帶有磁性的,而面心立方結構是無磁或弱磁性的。

原本沒有磁性的面心立方結構可能會因為冶煉過程使得化學成分稍有變化或冷卻後的加工,像是【加熱】、【冷卻】、【彎曲】和妳所提到的【切割】,都會讓晶體結構有所改變,原本為面心立方結構的不鏽鋼含有少量的體心立方結構,而在這些受到改變的區域出現磁性。簡單地說,就是原子的排列方式會影響磁性的有無,有些不鏽鋼沒有辦法被磁鐵吸附,但並非全部的不鏽鋼都沒有磁性。

不鏽鋼經冷卻加工,晶體結構也會朝向體心立方結構轉變,變形程度越大,體心立方結構越多,磁性也越大。如矩形的管子因為變形程度比圓管大,特別是折角處變形更激烈,磁性會較為明顯,但始終是弱磁性。另外像是不鏽鋼的流理台在平坦處不具有磁性,而磁鐵卻可以吸附在轉角處,就是因為晶體結構轉變所造成的。
磁鐵可吸附在經過加工變形的不鏽鋼上,是因為晶體結構的轉變
在沒有變形的部分,磁性非常小


兩三年前曾經看過一個短命的新聞,記者描述用強力磁鐵能不能吸附在不鏽鋼上,就能簡單的測試保溫瓶是不是黑心貨,還透過電視畫面呈現給觀眾看,這種說法真是讓人驚訝到下巴合不起來,不專業的新聞一定會被吐槽,所以不到半天後,這則新聞的超連結從此失效,再也搜尋不到。後來有個較正確的新聞報導出現,解釋了相關的原理,但不知道能影響多少人,不要讓自己的不知道產生莫名的恐懼而嚇到自己(講白一點就是「恐懼來自於無知」)。

不鏽鋼沒有好壞的分別,而是在使用目的和用途上有不同的地方。順帶一提,前一陣子蠻流行的不鏽鋼錳含量簡易檢驗法又是另外一種氧化還原的應用了。