吸铁石能吸不锈钢吗铁素体不锈钢为什么能被磁铁吸住 _经验知识

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不锈钢是铁基合金，以其优异的耐腐蚀性而得名，这种特性主要归因于其中的铬含量。
不锈钢有几种不同类型，而其中最主要的两种是奥氏体和铁素体。
铁素体不锈钢可以被磁铁吸引，而奥氏体通常不是磁性的。
而这种差异归因于两个因素：高铁含量和基本结构。

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奥氏体不锈钢中的金属原子排列在面心立方（fcc）晶格上。
fcc晶体的晶胞由一个立方体组成，每个立方体的八个角处都有一个原子，而在每个面的中心处也有一个原子。
但是，在铁素体不锈钢中，金属原子位于体心（bcc）晶格上。
bcc晶体的晶胞也是一个立方体，尽管和fcc类似，它的八个角也各有一个原子，但仅在立方体的几何中心处有一个原子，而不是每个面的中心。

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将不锈钢与镍，锰，碳和氮等元素制成合金会增加它在室温下具有fcc晶体结构的可能性。最受欢迎的不锈钢是304型，其中包含约18％的铬和8％的镍。在室温下，304不锈钢的热力学稳定晶体结构为bcc 。然而，合金中的镍以及少量的锰（约1％），碳（小于0.08％）和氮（约0.06％）保持了fcc结构，因此304型不锈钢是非磁性的。
但如果在室温下机械变形，比如弯曲，304不锈钢将部分转变成铁素体相，并且将变成部分磁性或铁磁性。
另一种铁素体不锈钢是铬含量为13％至18％的铁铬二元合金。这些合金在室温下是铁磁性的。像所有铁磁性合金一样，当加热到足够高的温度（居里温度）时，铁素体不锈钢会失去铁磁性并变成顺磁性，也就是说，它们不会保留自己的磁场，而会继续被外部磁场吸引。

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一块铁素体不锈钢通常是未磁化的。
但是，当它受到磁场作用时会被磁化。
即使去除了外部施加的磁场后，它仍可以保持一定程度的磁化。
这是由钢的微观结构造成的。
具体来说，铁素体钢在其自然状态下由称为磁畴的小区域组成，这些区域已被完全磁化。
但一般每个磁畴的磁化方向都不同。结果就是所有区域的叠加使整体的磁矩为零。
但外部磁场的施加会让这些磁畴统一定向，从而导致了整体磁性。

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总之，铁素体不锈钢是铁磁性，奥氏体不锈钢不是铁磁性的。
但如果寻求其根本原因，需要量子力学。
铁磁金属由具有不完整电子内核的原子，以及特殊的晶体结构组成。
而正是这些特殊结构形成了的能带中高密度电子态，而且其原子间距正好允许能带中的电子进行交换。
如果金属晶体中的原子间隔太大，则这种交换效应太小，无法导致相邻原子的磁矩对准，晶体将不会表现出铁磁性。此外根据泡利不相容原理，具有相同自旋的电子占据相同的能级。
因此，如果电子态的密度相对较小，则电子将需要占据较高的能态才能让所有电子都具有相同的自旋。
如果由于占据较高能级而导致的能量增加超过因电子交换能而导致的能量减少，那么这个结构将不是铁磁性的。
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