Magnetismus und Rostfreier Edelstahl - Ugitech

Magnetismus
und Rostfreier
Edelstahl

µmax
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
Ferritische
Werkstoffe
UGITECH bietet Ihnen ein umfassendes Know-how sowie ein vielfältiges Sortiment
von nichtrostenden Stählen für Verwendungszwecke in der Elektrotechnik an:
• Austenitische Werkstoffe für nichtmagnetische Teile
• Ferritische Werkstoffe für weiche, resistive Kerne
• Martensitische Werkstoffe für mechanische Beanspruchungen
• Duplexstähle für hohe Korrosionsanforderungen
Ein komplettes Angebot:
Rund- oder Sechskantstahl
Spezielle Profile und Durchmesser auf Anfrage
Metallurgischer Zustand und Ausführungen:
• gezogen
• gezogen, geschliffen
• gezogen, magnetisch weichgeglüht, geschliffen (ferritische Werkstoffe)
Zur Qualifizierung von ferromagnetischen Werkstoffen setzt UGITECH verschiedene genormte
Instrumente für magnetische Messungen ein: Permeameter (IEN 60604-4/ ASTM A341/A341M),
Koerzimeter (IEN 60604-7), Gaussmeter, Sigmameter.
Maximale relative Permeabilität / koerzitive Feldstärke in Abhängigkeit vom Grenzwert
Martensitische
Werkstoffe
200 400 Duplexstähle 800 1000 1200
RP 0,2 (MPa)
Hc (A/m)
2500
2000
1500
1000
500
0
Ferritische
Werkstoffe
Duplexstähle
Martensitische
Werkstoffe
200 400 600 800 1000 1200
RP 0.2 (MPa)
02

Für nichtmagnetische Anwendungen:
Austenitische Stähle von UGITECH
Viele Verwendungszwecke setzen stabile nichtmagnetische Eigenschaften voraus. Hier bieten sich
austenitische Werkstoffe aufgrund folgender Merkmale an:
• Korrosionsbeständigkeit, mechanische Eigenschaften,
• sehr niedrige Permeabilitätswerte.
Vorsichtsmaßnahmen bei der Werkstoffauswahl und Verarbeitung
Manche austenitische Werkstoffe können bei der Kaltumformung eine martensitische Phase mit
ferromagnetischen Eigenschaften bilden. Die Auswahl des geeigneten Werkstoffs ist deshalb
wichtig. UGITECH bietet für diese Verwendungszwecke verhältnismäßig transparente Werkstoffe
an: UGI 305-2 (1.4303) oder UGI 202N.
Beispiele für die Veränderung der relativen Permeabilität bei Draht je nach Werkstoff und Kaltverfestigungsstufe.
03
Relative Permeabilität
4
3
2
1
Güten
303 Ima 304 304L + Cu Ima 305-2
Kaltverfestigungsstufe
0
10
20
30
Kaltverfestigungsgrad (ua)
0 10 20 30
305-2 1.004 1.004 1.004 1.005
304L + Cu Ima 1.005 1.005 1.012 1.082
304 1.012 1.046 1.626 3.09
303 Ima 1.003 1.05 1.62 3.42

Für magnetische Anwendungen:
Ferritische Stähle von UGITECH
UGITECH bietet eine spezifische Werkstoffauswahl
für magnetische Anwendungen an.
+ Magnetismus
+ Höhere Korrosionsbeständigkeit
UGIPERM
12FM
4105Si
4016L
IMRE 4511
+ Mechanische Eigenschaften
+ Höhere Korrosionsbeständigkeit
- Zerspanbarkeit
+ Schweißbarkeit
+ Höhere Korrosionsbeständigkeit
+ Magnetismus
- Zerspanbarkeit
Ugiperm 12FM:
• Nichtrostender ferritischer Stahl mit 12 % Chrom, mit oder ohne Schwefelgehalt
• Die Werkstoffreferenz mit hervorragenden magnetischen Eigenschaften : sehr gute Permeabilität
und niedrige Koerzitivfeldstärke
• Ausreichende Korrosionsbeständigkeit für die Automobilindustrie (Kraftstoffe)
• Hohe Sättigungsinduktion und hoher spezifischer Widerstand
Der Werkstoff ist besonders für anspruchsvolle Anwendungen mit kurzen Reaktionszeiten geeignet:
Elektroeinspritzung, Magnetventile, Magnetsensoren, Magnetbremsen.
UGI 4105Si:
• Aufgeschwefelter nichtrostender Stahl mit 17 % Chrom und 1,5 % Silicium entsprechend der
Legierung 2 der Norm ASTM A838/838M
• Kompromiss zwischen Korrosionsbeständigkeit und magnetischen Eigenschaften
• 2 magnetische Stufen bei geglühten Stäben je nach Bedarf des Kunden
Der am häufigsten eingesetzte Werkstoff in Einspritzsystemen von Kraftfahrzeugen, z.B. für
Magnetventile.
IMRE:
• Aufgeschwefelter nichtrostender Stahl mit 18 % Chrom, 1,5 % Silicium und 1,5 % Molybdän
• Ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit in wässerigen, insbesondere chloridhaltigen Medien
• Magnetismus ähnlich wie UGI4105Si
Wird häufig zur Herstellung von Magnetventilen verwendet.
UGI 4016L:
• Nichtrostender Stahl mit 17 % Chrom und niedrigem Schwefelgehalt
• Magnetische Eigenschaften ähnlich wie UGI 4105Si, geringerer spezifischer Widerstand, jedoch
höhere mechanische Eigenschaften
Werkstoff für Anwendungen in der Automobilindustrie
UGI 4511:
• Niobstabilisierter nichtrostender Stahl mit niedrigem Schwefelgehalt
• Ein Chromgehalt von 17 % ermöglicht den Einsatz in aggressiveren Medien
• Magnetische Eigenschaften ähnlich wie bei Ugiperm 12FM
• Optimaler Kompromiss von Korrosionsbeständigkeit und magnetischen Eigenschaften
Werkstoff für Anwendungen in der Automobilindustrie – Herstellung von Magnetventilen
04

Beispiel : Positionierung nach maximaler Permeabilität / spezifischem elektrischem Widerstand
Diagramm Maximale relative Permeabilität einiger ferritischer
Werkstoffe in Abhängigkeit vom spezifischen Widerstand
05
Maximale Permeabilität
3000
2500
2000
1500
1000
0
1.4511
1.4105B
Ugiperm17
Ugiperm
12FM
1.4105Si
1.4114
IMRE 1.4724
60 70 80 90 100
Spezifischer Widerstand (µΩ.cm)
Allgemeine Eigenschaften der Werkstoffe für magnetische Anwendungen
IMRE UGI 4105Si Ugiperm 12FM Ugiperm 17 UGI 4511
Sättigungsfeld (T) 1.60 1.60 1.70 1.65 1.67
Koerzitivfeld stärke* (A/m) 150 bis 200 130 bis 200 100 bis 125 150 bis 200 100 bis 150
Maximale Permeabilität 1100 bis 2000 1200 bis 2200 2000 bis 3000 1000 bis 2000 2000 bis 3000
Remanente Magnetisierung* (T) 0.25 bis 0.8 0.5 bis 0.9 0.5 bis 0.7 0.5 bis 1 0.5 bis 1
Spezifischer elektrischer Widerstand (µΩ.cm) 76 77 78 60 60
Geeignete Umgebung
Kraftstoffe, wässerige
Medien mit mittlerem
Chloridgehalt
Beispiel :
Getränkemaschinen
Kraftstoffe,
wässerige Medien
mit mittlerer
Aggressivität
und geringem
Chloridgehalt
Zerspanbarkeit verbessert verbessert
Kraftstoffe,
wässerige Medien
mit mittlerer
Aggressivität
und geringem
Chloridgehalt
verbessert oder
Standard
Kraftstoffe,
chloridhaltige
wässerige Medien
mit mittlerer
Aggressivität
Kraftstoffe,
chloridhaltige
wässerige Medien mit
mittlerer Aggressivität
(Beständigkeit in
schweißbaren Zonen)
Standard Standard
* Messung bei Sättigung des Werkstoffs
UGITECH stimmt den metallurgischen Zustand seiner Werkstoffe auf die Anforderungen Ihres
Produktes ab.Um ein weiches ferromagnetisches Verhalten zu erzielen, müssen entweder die Stäbe
oder die bearbeiteten Teile einer magnetischen Glühung unterzogen werden.
Die Wärmebehandlung wird auf den betreffenden Werkstoff sowie die erforderlichen magnetischen
Eigenschaften abgestimmt, um ein optimiertes metallurgisches Gefüge zu erhalten.
Folgendes Mikrogefüge desselben Werkstoffs mit unterschiedlichen magnetischen Eigenschaften
nach zwei unterschiedlichen Behandlungen.
Dieses Beispiel verdeutlicht den Einfluss der Korngröße auf die Koerzitivfeldstärke.
A/ B/
200 µm
200 µm
Schliffbild des Werkstoffs
1.4511, mit magnetischer
Glühung bzw. unbehandelt.
Einfluss auf die
Koerzitivfeldstärke.
A/ Nicht behandelt - Hc = 350 A/m
B/ Behandelt - Hc = 140 A/m

Der Kompromiss: Martensitische Stähle
Nichtrostende martensitische Stähle zeichnen sich durch gute magnetische Eigenschaften sowie
hohe mechanische Werte aus. Die Magnetisierung und Entmagnetisierung dieser Stähle ist
jedoch schwieriger als bei ferritischen Werkstoffen. Ihr Einsatz kann bei bestimmten Teilen, z.B.
Dauermagneten, sinnvoll sein.
Allgemeine Eigenschaften einiger nichtrostender martensitischer Stähle von UGITECH
UGI 4005 UGI 4313 UGI 4418 UGI 4542
Sättigungsfeld (T)* 1.75 1.6 1.3 bis 1.5 1.3 bis 1.5
Koerzitivfeldstärke * (A/m) 850 bis 1000 1200 bis 1500 1650 bis 2600 1800 bis 3400
Maximale Permeabilität* 180 bis 380 200 bis 300 100 bis 200 50 bis 200
Remanente
Magnetisierung * (T)
Spezifischer elektrischer
Widerstand (µΩ.cm)
Mechanische
Eigenschaften (MPa)*
0.9 bis 1.2 0.7 0.5 bis 0.7 0.4 bis 0.7
57 60 80 70 bis 80
R p0.2 : 570-700
R m : 730-830
R p0.2 : 800
R m : 1000
Die intermediäre Lösung: UGIPLEX
R p0.2 : 930
R m : 1020
R p0.2 : 800 bis 1200
R m : 800 bis 1300
* je nach Wärmebehandlung
Duplexstähle stellen eine interessante Lösung in aggressiven Umgebungen dar.
Eine nichtmagnetische austenitische Phase verringert die Sättigungsinduktion sowie Werte wie µ,
Hc im Vergleich zu nichtrostenden ferritischen Stählen.
Allgemeine Eigenschaften einiger UGIPLEX Werkstoffe
UGI 4362 UGI 4462 UGI 4507
Sättigungsfeld (T) 0.55 0.55 0.50
Koerzitivfeldstärke* (A/m) 600 700 750
Maximale Permeabilität 50 40 30
Remanente
Magnetisierung (T)
Spezifischer elektrischer
Widerstand (µΩ.cm)
Geeignete Umgebung
0.05 0.04 0.03
80 80 85
Wie bei UGI 4404
(AISI 316)
Duplexstahl mittlerer Güte
für die chemische Industrie,
Erdölchemie, Papierindustrie
sowie Meerwasserentsalzung
Hochwertiger Duplexstahl
für kritische Bedingungen in
folgenden Bereichen: chemische
Industrie, erdölverarbeitende
Industrie, Papierindustrie;
Meerwasserentsalzung,
Umweltbelastung
*Messung bei Sättigung
06

Messgrößen
07
Wie entsteht Magnetismus?
Indem die in einem Werkstoff vorhandenen Elektronen auf ein erzeugtes
äußeres magnetfeld (Solenoid, Magnet) reagieren, verleihen sie diesem
Werkstorf spezifische magnetische Eigenschaften.
Diese Reaktion wird durch die Induktion B (Luft + Werkstoff) oder die magnetische Polarisation J des
Werkstoffs gemessen.
Um den Einfluss des Werkstoffs zum bestimmen, kann man seine Wirkung mit der des Vakuums B 0
vergleichen, wenn beide demselben Feld H ausgesetzt sind :
- im Werkstoff: B(H) = µ(H).H - im Vakuum : B 0 = µ 0.H
Der Werkstoff ist durch seine relative magnetische Permeabilität µr gekennzeichnet, die µ/µ 0 entspricht.
Rostfreier Edelstahl von UGITECH: Definition von zwei Gruppen
Man unterscheidet zwei Gruppen mit unterschiedlicher relativer
Permeabilität:
• Paramagnetische Stähle* (µ r ≥1), die sich unter dem Einfluss des Felds H
kaum verändern. Sie werden für Teile verwendet, die gegenüber einem
angewendeten Feld „transparent“ bleiben müssen. Zu dieser Gruppe
gehören nichtrostende austenitische Stähle. Damit ein solcher Stahl
unabhängig von den Bearbeitungsbedingungen und der Wärmebehandlung
paramagnetisch bleibt, muss der Austenit sehr stabil sein.
*oder nichtmagnetische Stähle
• Ferromagnetische Stähle (µ r >> 1). Zu dieser Gruppe gehören nichtrostende
ferritische, martensitische und Duplexstähle. Die Polarisation des Metalls
neigt dazu, sich an das externe Feld an zu gleichen, es zu kanalisieren und
zu verstärken. Diese Werkstoffe können als Feldverstärker (Magnetkerne)
und/oder Feldkanalisatoren (magnetische Abschirmung) verwendet
werden.
Welche Rolle spielt der spezifische elektrische Widerstand?
Nichtrostende Stähle bieten aufgrund ihrer zahlreichen Legierungselemente in dieser Hinsicht
besonders günstige Voraussetzungen.
Wenn ein ferromagnetisches Teil einem variablen Feld ausgesetzt wird, entstehen Wirbelströme.
Um eine schnelle Reaktion auf die Anwendung des Felds zu erzielen, reichen die magnetischen
Eigenschaften allein manchmal nicht aus. Hier können Werkstoffe mit einem hohen elektrischen
Widerstand Abhilfe schaffen. Der spezifische elektrische Widerstand kann in bestimmten Fällen
ebenso entscheidend sein wie die herkömmlichen magnetischen Eigenschaften.
Typischer elektrischer Widerstand verschiedener Werkstoffe bei 25°C
Werkstoff Verhalten
Spezifischer Widerstand
(µΩ.cm)
Nichtrostender austenitischer Stahl, Typ AISI 304
(1.4301), AISI 316 (1.4401)
Nichtmagnetisch 72 bis 74
Elektrostahl
13
Stahl mit 2,5 % Silicium 40
Nichtrostender martensitischer Stahl UGI 4005
Ferromagnetisch
57
Nichtrostender ferritischer Stahl UGI 4016L, UGI 4511 60
Nichtrostender ferritischer Stahl
UGI 4105Si, IMRE, Ugiperm 12FM
76 bis 78

UGITECH Produktionsstandorte
Stabstahl
UGITECH
Avenue Paul Girod
73403 UGINE Cedex
FRANKREICH
Tel. +33 (0)4 79 89 30 30
Fax: +33 (0)4 79 89 34 34
UGITECH Italia
Via G. Di Vittorio, 34/36
20068 PESCHIERA BORROMEO
(MI)
ITALIEN
Tel. +39 02 54 74 34 14
Fax: +39 02 54 74 34 30
Walzdraht
UGITECH
Avenue Paul Girod
73403 UGINE Cedex
FRANKREICH
Tel. +33 (0)4 79 89 30 30
Fax: +33 (0)4 79 89 34 34
Gezogener Draht
UGITECH
BP 33
58160 IMPHY
FRANKREICH
Tel. +33 (0)3 86 21 37 98
Fax: +33 (0)3 86 21 31 03
UGITECH
Petite Rue Volais
BP 115
27800 BRIONNE
FRANKREICH
Tel. +33 (0)2 32 47 33 37
Fax: +33 (0)2 32 44 96 39
UGITECH
2000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter,
die weltweit für Sie tätig sind
D_Dépliant format A4 photo sur la couverture uniquement
www.ugitech.com
UGITECH
3, Chemin de Majornas
BP 1109
01009 BOURG-EN-BRESSE
FRANKREICH
Tel. +33 (0)4 74 50 55 00
Fax: +33 (0)4 74 50 55 10
SPRINT METAL
Edelstahlziehereien GmbH
Eckenhagener Strasse 2
51580 REICHSHOF - Pochwerk
DEUTSCHLAND
Tel. +49 (0)22 61 54 06 23
Fax: +49 (0)22 61 54 06 55
SPRINT METAL
Edelstahlziehereien GmbH
Gewerbegebiet West
39240 BRUMBY
DEUTSCHLAND
Tel. +49 (0)39 291 46 51 0
Fax: +49 (0)39 291 46 51 55
16
Imprimeurs : Dumas & Titoulet - www.thuria.com - Crédit photos : Ugitech - Iconos - Unverbindliches Dokument - 01/2009 - D7512