Il magnetismo e l'inox - Ugitech

Il magnetismo
e l’inox

UGITECH vi propone un know-how e un’ampia gamma
di acciai inossidabili per impiego elettrotecnico:
• Delle marche austenitiche per garantire pezzi amagnetici
• Delle marche ferritiche per i nuclei dolci e resistivi
• Delle marche martensitiche per le sollecitazioni meccaniche
• Acciai duplex per marcate esigenze in tema di corrosione
Un’offerta completa:
Barre tonde – esagonali,
Profili e diametri speciali su richiesta.
Stati metallurgici e finiture:
• trafilato,
• trafilato e rettificato,
• trafilato con ricottura magnetica e rettificato (marche ferritiche)
Per classificare i materiali ferromagnetici, Ugitech si avvale di tutte le tecnologie di misurazione del
magnetismo, tutte normalizzate: permeametro (IEN 60604-4/ ASTM A341/A341M), coercimetro
(IEN 60604-7), flussometro, sigmametro.
Permeabilità relativa massima / campo coercitivo in funzione del limite elastico
µmax
3000
2500
Hc (A/m)
2500
2000
2000
1500
Ferritici
1500
Martensitici
1000
1000
500
Martensitici
500
Ferritici
Duplex
0
200 400 Duplex 800 1000 1200
0
200 400 600 800 1000 1200
RP0.2 (MPa)
RP0.2 (MPa)
02

Per l’amagnetismo:
Gli austenitici UGITECH
Molteplici sono le applicazioni che necessitano un amagnetismo stabile. In questo contesto si
devono preferire le marche austenitiche:
• Caratteristiche di resistenza a corrosione e meccaniche,
• Valori bassissimi di permeabilità
Alcune precauzioni nella scelta e nella posa in opera:
Una marca austenitica non adeguata può generare nel corso della sua trasformazione a freddo delle
plaghe di fase martensitica che presenta un certo ferromagnetismo.
Ugitech propone marche relativamente insensibili a questo effetto: UGI 305-2 o UGI 202N
Esempi di evoluzione della permeabilità relativa di fili in funzione della marca e dei vari gradi
d’incrudimento.
4
Permeabilità relativa
3
2
0
10
20
30
Grado d’incrudimento (ua)
1
303 Ima 304 304L + Cu Ima 305-2
tasso d'incrudimento
marche
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
03

Per il magnetismo:
le marche ferritiche UGITECH
Ugitech propone una gamma di marche specificamente
dedicate alle applicazioni magnetiche,
+ magnetismo
UGIPERM
12FM
4016L
+ proprietà meccaniche
- lavorabilità
+ Migliore resistenza alla corrosione
4105Si
IMRE 4511
+ saldabilità
+ Migliore resistenza alla corrosione
+ magnetismo
- lavorabilità
Ugiperm 12FM:
• Acciaio inossidabile ferritico al 12% di cromo, con o senza zolfo
• Il riferimento inox per le prestazioni magnetiche: ottima permeabilità e basso campo coercitivo.
• Resistenza alla corrosione sufficiente a contatto con la benzina,
• Forte induzione di saturazione e resistività elettrica
Marca particolarmente adatta alle applicazioni esigenti con tempi di reazione rapidi:
elettroiniezione, elettrovalvole, sensori magnetici, freni magnetici.
UGI 4105Si:
• Acciaio inossidabile risolforato al 17% di cromo e all’1,5% di silicio corrispondente alla lega 2 della
norma ASTM A838/838M.
• Compromesso resistenza alla corrosione/magnetismo ricercato.
• 2 livelli di magnetismo su barre ricotte secondo le esigenze del cliente.
La marca più diffusa nel settore dell’iniezione automobilistica come nel campo delle elettrovalvole.
IMRE:
• Acciaio inossidabile risolforato al 18% di cromo, all’1,5% di silicio e all’1,5% di molibdeno
• Eccellente resistenza alla corrosione in ambiente acquoso, particolarmente in ambiente
clorurato.
• Livello di magnetismo vicino al UGI4105Si
Marca molto utilizzata per le elettrovalvole;
UGI 4016L:
• Acciaio inossidabile al 17% di cromo e basso tenore di zolfo
• Prestazioni magnetiche simili all’UGI 4105Si, con una resistività elettrica meno elevata, ma con più
elevate caratteristiche meccaniche
Marca utilizzata per applicazioni automobilistiche
UGI 4511:
• Acciaio inossidabile stabilizzato al niobio e a basso tenore in zolfo
• Il 17% di cromo permette una migliore resistenza in ambienti aggressivi.
• Prestazioni magnetiche simili a quelle dell’Ugiperm 12FM.
• Il migliore compromesso Resistenza alla corrosione/magnetismo
Marca utilizzata per applicazioni automobilistiche - elettrovalvole
04

Esempio: posizionamento in base alla permeabilità massima / resistività elettrica.
Diagramma Permeabilità relativa massima in funzione
della resistività elettrica di alcune marche ferritiche.
Permeabilità massima
3000
2500
2000
1500
1.4511
1.4105B
Ugiperm17
Ugiperm
12FM
1.4105Si
IMRE 1.4724
1000
1.4114
0
60 70 80 90 100
Resistività (µΩ.cm)
Caratteristiche generali delle marche idonee alle applicazioni magnetiche.
IMRE UGI 4105Si Ugiperm 12FM Ugiperm 17 UGI 4511
Magnetizzazione di saturazione (T) 1.60 1.60 1.70 1.65 1.67
Campo coercitivo* (A/m) 150 à 200 130 à 200 100 à 125 150 à 200 100 à 150
Permeabilità massima 1100 à 2000 1200 à 2200 2000 à 3000 1000 à 2000 2000 à 3000
Campo residuo* (T) 0.25 à 0.8 0.5 à 0.9 0.5 à 0.7 0.5 à 1 0.5 à 1
Resistività (µΩ.cm) 76 77 78 60 60
Ambienti adatti
Carburanti,
ambienti acquosi
mediamente
clorurati,
Esempio: macchine
per bevande
Carburanti,
Ambienti acquosi
mediamente
aggressivi e poco
clorurati
Carburanti,
Ambienti acquosi
mediamente
aggressivi e poco
clorurati
Carburanti,
Ambienti acquosi
mediamente
aggressivi e
clorurati
Carburanti,
Ambienti acquosi
mediamente
aggressivi e
clorurati (resistenza
in zone saldabili)
Lavorabilità migliorata migliorata
Migliorata o
standard
standard
standard
* misura dopo saturazione magnetica del materiale
Ugitech adegua lo stato metallurgico delle sue marche alle esigenze delle vostre applicazioni.Per
ottenere un comportamento ferromagnetico dolce, è necessario effettuare una ricottura magnetica
sulle barre o sui pezzi lavorati.
A seconda della marca e del livello di magnetismo richiesto, le condizioni di trattamento termico
sono adattate per ottenere una struttura metallurgica ottimizzata.
Nella figura potrete osservare la microstruttura di una medesima marca trattata in 2 modi diversi e
che presenta prestazioni magnetiche diverse.
Questo esempio illustra l’effetto della dimensione dei grani sul campo coercitivo.
A/ B/
Micrografie su 1.4511 trattato
mediante ricottura magnetica
e non trattato. Influenza sul
campo coercitivo.
A/ Non trattato - Hc = 350 A/m
B/ Trattato - Hc = 140 A/m
200 µm
200 µm
05

Il compromesso martensitico
Le marche martensitiche permettono di ottenere buone prestazioni magnetiche con proprietà
meccaniche elevate. Rispetto alle marche ferritiche, queste marche sono più difficili da magnetizzare
e smagnetizzare e possono quindi essere interessanti nel caso di pezzi di tipo magnete
permanente.
Caratteristiche generali di alcune marche martensitiche inossidabili UGITECH
UGI 4005 UGI 4313 UGI 4418 UGI 4542
Magnetizzazione
di saturazione (T)*
1.75 1.6 1.3 - 1.5 1.3 - 1.5
Campo coercitivo* (A/m) 850 - 1000 1200 - 1500 1650 - 2600 1800 - 3400
Permeabilità massima* 180 - 380 200 - 300 100 - 200 50 - 200
Campo residuo* (T) 0.9 - 1.2 0.7 0.5 - 0.7 0.4 - 0.7
Resistività (µΩ.cm) 57 60 80 70 - 80
Car. mec (Mpa)*
R p0.2 : 570-700
R m
: 730-830
R p0.2 : 800
R m
: 1000
R p0.2 : 930
R m
: 1020
R p0.2 : 800 - 1200
R m
: 800 - 1300
Una soluzione intermedia: la gamma UGIPLEX
* in funzione del trattamento termico
I Duplex sono interessanti per l’utilizzo in ambienti molto corrosivi.
La presenza di una fase austenitica amagnetica riduce l’induzione di saturazione oltre ai valori di µ,
Hc rispetto alle marche ferritiche.
Caratteristiche generali di alcune marche UGIPLEX
UGI 4362 UGI 4462 UGI 4507
Magnetizzazione di saturazione (T) 0.55 0.55 0.50
Campo coercitivo* (A/m) 600 700 750
Permeabilità massima 50 40 30
Campo residuo (T) 0.05 0.04 0.03
Resistività (µΩ.cm) 80 80 85
Ambiente adatto
Identico a quelli indicati per
l’UGI 4404 (AISI 316)
Duplex “gamma media”
per le industrie chimiche,
petrolchimiche, industria cartaria
e per la desalinazione dell’acqua
di mare.
Duplex “gamma alta” per
le applicazioni più severe
nell’industria chimica,
petrolifera, nell’industria cartaria,
desalinazione e anti
inquinamento.
*misura dopo saturazione magnetica
06

Come funziona?
Applicando un campo magnetico esterno (con un solenoide o un
magnete), gli elettroni presenti nel materiale reagiscono conferendogli
proprietà magnetiche specifiche.
Le grandezze utilizzate
Questa reazione si misura mediante l’induzione B (aria + materiale) o mediante la polarizzazione
magnetica J, specifica del materiale.
Per valutare l’effetto indotto dal materiale, solitamente si usa confrontarlo con quello generato dal
vuoto B 0 , sottoposti entrambi allo stesso campo H.
- nel materiale: B(H) = µ(H).H - nel vuoto: B 0 = µ 0 .H
Si qualifica il materiale in base alla sua permeabilità magnetica relativa µr corrispondente a µ/µ 0 .
Diverse possibilità per gli inox Ugitech
La resistività elettrica è importante?
In base al valore della loro permeabilità relativa, si definiscono due gruppi:
• I paramagnetici* (µr ≥1) che si lasciano attraversare dal campo
H con poche modifiche. Vengono utilizzati per pezzi che devono
rimanere “trasparenti” quando viene applicato loro un campo. Ne
fanno parte gli acciai inossidabili austenitici. Affinché rimangano
paramagnetici qualunque siano le condizioni di lavorazione e
di trattamento termico, è necessario avere un’austenite molto
stabile.
*chiamati anche amagnetici
• I ferromagnetici (µr >> 1). Comprendono gli acciai inossidabili
ferritici, martensitici e duplex. La polarizzazione del metallo tende
ad allinearsi con il campo esterno, a canalizzarlo e a rinforzarlo.
Possono essere utilizzati come amplificatori di campo (nucleo
magnetico) e/o per canalizzare il campo (schermatura magnetica).
Gli acciai inossidabili sono particolarmente ben posizionati per quel che riguarda questa caratteristica,
per il fatto che contengono molti elementi di lega.
Quando un pezzo ferromagnetico è sottoposto a un campo variabile, vengono create correnti di
Foucault. Per ottenere una rapida reazione dell’applicazione, le prestazioni magnetiche da sole
possono non essere sufficienti. Per contrastare questo fenomeno si ricorre a materiali dalla resistività
elettrica elevata.
L’esperienza ha dimostrato che la resistività può essere importante quanto le grandezze magnetiche
tradizionali.
Resistività elettriche tipiche di materiali misurate a 25 °C
Materiale Comportamento Resistività (µΩ.cm)
Acciaio inossidabile austenitico tipo AISI 304, 316 Paramagnetico 72 - 74
Acciaio elettrico
13
Acciaio al 2,5% di silicio 40
Acciaio inossidabile martensitico UGI 4005 57
Ferromagnetico
Acciaio inossidabile ferritico UGI 4016L, UGI 4511 60
Acciaio inossidabile ferritico UGI 4105Si, IMRE,
Ugiperm 12FM
76 - 78
07

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