Le fer est-il magnétique

Oui, le fer est magnétique. Le fer étant une substance ferromagnétique, il peut se magnétiser tout seul et est très attiré par les aimants.

Le fer possède un champ magnétique net extrêmement minime, voire nul, dans son état typique, car il est composé de domaines magnétiques alignés de manière aléatoire.

Les domaines magnétiques du fer, en revanche, ont tendance à s’aligner lorsqu’ils sont soumis à un champ magnétique, générant ainsi un effet magnétique global substantiel.

Compte tenu de cette caractéristique, le fer et les alliages contenant du fer sont avantageux dans un large éventail d’utilisations, comme la fabrication d’aimants et de champs qui dépendent de caractéristiques magnétiques comme les moteurs et les transformateurs électriques.

Obturations magnétiques en fer
Obturations magnétiques en fer

Qu’est-ce qui rend le fer magnétique ?

La réaction des électrons et des atomes du fer dans un champ magnétique permet de développer ses caractéristiques magnétiques. La couche électronique supérieure du fer comprend des électrons non appariés au stade atomique.

L’alignement de ces électrons joue un rôle essentiel dans l’établissement des caractéristiques magnétiques de la substance.

Lorsqu'une pièce de fer est dans un état non magnétique, les moments magnétiques de chaque atome sont disposés de manière aléatoire, annulant entièrement leurs impacts magnétiques.

Néanmoins, ces moments magnétiques possèdent la capacité de s’aligner dans la direction du champ magnétique extérieur lorsque le fer y est soumis.

En raison de son caractère exceptionnel perméabilité magnétique ainsi que sa capacité à conserver son aimantation. Vous vous rendrez compte que indépendamment de l’absence de champ magnétique externe, le fer est considéré comme une substance ferromagnétique.

De plus, les domaines magnétiques, ou zones où les moments magnétiques des atomes sont alignés, sont générés par l’alignement des moments magnétiques dans le fer.

Ces domaines sont disposés dans une direction similaire dans une pièce de fer magnétisée, renforçant ainsi l’ensemble de l’effet magnétique.

Il est possible de réorganiser ou de détruire rapidement les domaines magnétiques en chauffant le fer au-delà de sa température de Curie ou en ajoutant une contrainte mécanique.

L'alignement des moments magnétiques et l'établissement de domaines magnétiques sont des processus qui peuvent être inversés.

Puisqu’il peut modifier ses états magnétiques et diamagnétiques, le fer pourrait être utilisé pour un large éventail d’utilisations, comme la fabrication de matériaux magnétiques et d’aimants.

Propriétés magnétiques du fer

· Ferromagnétisme

Compte tenu de son excellente perméabilité aux aimants et de sa facilité de magnétisation, le fer est classé comme substance ferromagnétique. Il peut réaliser une magnétisation permanente.

· Rémanence

Le fer a une rémanence élevée, ce qui lui permet de conserver une grande partie de sa magnétisation malgré l'absence de champ magnétique extérieur.

· Magnétisation

Cela indique qu'en présence d'un champ magnétique, le fer peut devenir un aimant.

· Caractéristiques magnétiques douces

En raison de sa facilité de démagnétisation et de magnétisation, le fer a tendance à être décrit comme une substance magnétique douce.

· Domaines magnétisés

Le fer est composé de très petites zones appelées domaines magnétiques dans sa condition innée. Les moments magnétiques de chaque atome sont alignés dans chaque domaine.

Néanmoins, vous remarquerez que ces régions sont disposées arbitrairement en l'absence de champ magnétique extérieur, produisant une influence magnétique nette minime ou nulle.

Propriétés structurelles et magnétiques du fer
Propriétés structurelles et magnétiques du fer

Diverses formes de fer et leurs propriétés magnétiques

Magnétisme en fonte :

  • La fonte est un alliage de fer et de carbone qui contient normalement plus de 2 % de carbone.
  • Les caractéristiques magnétiques de la fonte peuvent différer en fonction de son type unique. Par exemple, la fonte grise a tendance à être moins magnétique que la fonte blanche, qui est normalement magnétique et cassante.

Magnétisme en fer forgé :

  • Un alliage de fer à très faible teneur en carbone comprenant des inclusions de scories fibreuses est connu sous le nom de fer forgé.
  • Généralement, les caractéristiques magnétiques du fer forgé sont quelque peu comparables à celles du fer pur et n’est-il pas hautement magnétique.

Magnétisme en Fer pur ou Alpha Fer :

  • À température ambiante, la phase alpha du fer pur n’est pas significativement magnétique. Sa structure cristalline est cubique centrée sur le corps, ou BCC.
  • Le fer pur peut devenir ferromagnétique et présenter des caractéristiques magnétiques à des températures inférieures à sa température de Curie, soit environ 770 °C ou 1,418 XNUMX °F.

Propriétés magnétiques de la fonte ductile :

  • La fonte nodulaire, ou fonte ductile, est une forme de fer qui comprend d'infimes quantités de carbone et d'autres agents d'alliage.
  • Il possède des caractéristiques magnétiques comparables à celles du fer forgé.

Propriétés magnétiques du fer des tourbières

  • Le fer des tourbières a tendance à être non magnétique puisqu’il est produit lorsque le fer précipite à partir des eaux souterraines des tourbières.
  • D’un autre côté, il peut contenir de petites quantités de magnétite ou d’autres minéraux magnétiques, ce qui pourrait lui conférer de faibles caractéristiques magnétiques.

Magnétisme dans les oxydes de fer (hématite) :

  • Au lieu d’être du fer élémentaire pur, les oxydes de fer, dont l’hématite (Fe2O3), sont des composés.
  • L'hématite est soit non magnétique, soit légèrement magnétique.

Comment magnétiser le fer de manière permanente

Le fer est généré magnétisé de manière permanente en le caressant sur la longueur d'un aimant permanent puissant ou en utilisant une bobine électromagnétique alimentée par un courant continu. Pour un alignement optimal, répétez l'étape, en chauffant si vous le souhaitez près du point de Curie.

Vous devez prendre des précautions et vous assurer que toutes les mesures de sécurité sont respectées pendant la procédure de magnétisation.

Facteurs affectant le comportement magnétique du fer

Lorsque vous examinez les propriétés magnétiques du fer, vous devez évaluer plusieurs facteurs, tels que :

· Champs magnétiques externes

Le fer peut être magnétisé lorsqu’un champ magnétique externe est utilisé. Les moments magnétiques des atomes de fer s’alignent sur le champ magnétique chaque fois qu’ils y sont soumis, produisant un moment magnétique net pour la substance dans son ensemble.

· Taille d'un grain

Les qualités magnétiques d’un matériau peuvent également être impactées par la granulométrie. En raison des différences dans la configuration des domaines magnétiques, les matériaux à grains plus fins peuvent réagir magnétiquement distinctement que ceux à grains plus grossiers.

· Stress mécanique

Les caractéristiques magnétiques du fer peuvent être influencées par les contraintes mécaniques. Le comportement magnétique total d’un matériau ferromagnétique peut être affecté par l’application d’une contrainte, car celle-ci peut modifier l’alignement de ses domaines magnétiques.

· Éléments d'alliage

Le fer peut être allié à d’autres composants pour modifier ses caractéristiques magnétiques. Le comportement magnétique du fer, par exemple, peut changer lorsque des métaux particuliers comme le cobalt, le nickel ou l’aluminium sont incorporés.

Fer-cobalt (Alnico) et les alliages fer-nickel (Invar) sont utilisés pour créer des aimants permanents présentant certaines qualités magnétiques.

· Microstructure

Le comportement magnétique du fer peut être influencé par la disposition de ses atomes. La force totale des aimants peut être influencée par des impuretés, des imperfections ou des dislocations dans le réseau cristallin.

· Température

Même si le fer est ferromagnétique à des températures normales, ses caractéristiques magnétiques dépendent fortement de la température.

L'énergie thermique provoque une modification de l'alignement des moments magnétiques à une température identifiée comme la température de Curie, qui est d'environ 770 °C ou 1,418 XNUMX °F pour le fer.

Au-delà de cette température, la substance perd ses qualités magnétiques. Le fer devient ferromagnétique à des températures inférieures au point de Curie.

Éléments de fer
Éléments de fer

Utilisations courantes du fer magnétique

Il existe de nombreuses façons d’utiliser le fer comme aimant. Certaines des options les plus courantes que vous pouvez envisager sont :

· Aimants

L’élément clé dans la fabrication des aimants est le fer. Le fer ou les alliages de fer se trouvent couramment dans les aimants permanents, qui sont utilisés, entre autres appareils, dans les générateurs, les serrures magnétiques, les moteurs électriques et les haut-parleurs.

Les aimants Alnico, ferrite et terres rares comme les aimants en néodyme sont des exemples de formes d'aimants populaires.

· Inductances et transformateurs

Pour les noyaux d'inductance et de transformateur, des substances magnétiques douces comme le fer et les alliages fer-silicium (acier au silicium) sont utilisées.

Ces matériaux offrent au flux magnétique une voie à faible résistance, améliorant ainsi l'efficacité de la transmission d'énergie.

· Systèmes d'imagerie par résonance magnétique (IRM)

Les aimants supraconducteurs, généralement constitués de fer, sont à l’origine des champs magnétiques intenses utilisés dans les appareils IRM.

Pour atteindre la force magnétique et la cohérence nécessaires à une imagerie médicale de haute qualité, le fer est très important.

· Séparation magnétique

Dans les opérations de séparation magnétique, des substances à base de fer sont utilisées pour éliminer ou différencier les particules magnétiques des composants non magnétiques. Ceci est fréquemment appliqué dans les domaines de la transformation des aliments, du recyclage et des mines.

· Générateurs et moteurs électriques

La partie la plus cruciale de la fabrication des générateurs et des moteurs électriques est le fer. Les noyaux du stator et du rotor de ces machines sont généralement composés de fer ou d’alliages de fer.

Dans les moteurs, les qualités magnétiques du fer aident à transformer l’énergie électrique en énergie mécanique, et dans les générateurs, c’est l’inverse qui s’applique.

· Supports avec stockage magnétique

Les supports de stockage magnétiques, comme les disques durs et les cassettes magnétiques, sont produits à partir d'oxyde de fer (Fe2O3).

L'oxyde de fer est une excellente option à des fins de stockage de données car il a la capacité de stocker des données magnétiques.

En raison de ses caractéristiques ferromagnétiques, le fer est magnétique. Le fer possède des domaines magnétiques alignés de manière aléatoire dans son état inné ; cependant, lorsque le fer est soumis à un champ magnétique, ces domaines s’alignent et le fer devient magnétique.

Plus de ressources:

Tout le fer n’est pas magnétique –Source : PenséeCo

L'acier est-il magnétique – Source : HM

Métaux et magnétisme – Source : ACS

Le nickel est-il magnétique – Source : HM

Mettre à jour les préférences de cookies
Remonter en haut