L'acier est-il magnétique ?

L'acier peut être constitué de différents composés à différentes concentrations et ces composés déterminent ses propriétés magnétiques et sa force magnétique.

L'acier ferritique présente des caractéristiques magnétiques tandis que l'acier non ferrétique est essentiellement non magnétique.

En règle générale, L'acier est magnétique. Cependant, il existe des problèmes intrigants concernant l’acier magnétique que vous devez connaître.

Propriétés qui rendent l'acier magnétique

· Présence de fer

Le fer ou la ferrite est généralement le principal composé présent dans la plupart des types d’acier. Puisqu’il est essentiellement ferromagnétique, sa présence et sa concentration déterminent les capacités magnétiques de l’acier. Une concentration plus élevée de ferrite se traduit par des propriétés magnétiques plus fortes.

· Structure cristalline

L'acier a une configuration cristalline caractéristique et le type de structure cristalline a un impact important sur les capacités magnétiques de l'acier. L'acier avec une structure cubique centrée sur le corps démontre un magnétisme supérieur tandis que l'acier avec une structure cubique centrée sur la face présente un non-magnétisme.

Structure cristalline en acier
Structure cristalline en acier

· Présence de carbone

Parmi tous les composés d’alliage utilisés pour renforcer l’acier, le carbone est le plus courant. L'acier avec des concentrations de carbone comparativement plus élevées présente des propriétés magnétiques plus fortes.

· Susceptibilité magnétique

L'acier, en particulier l'acier à base de fer, devient facilement magnétisé lorsqu'il est exposé à des champs magnétiques robustes. La susceptibilité magnétique de cet acier est d'environ 14, ce qui témoigne de ses fortes propriétés magnétiques. Cependant, la susceptibilité magnétique de l’acier non ferromagnétique en est une.

Différents types d'acier et leurs propriétés magnétiques

Sur la base de ses propriétés magnétiques, l'acier peut être classé en trois : Acier ferritique, martensitique et austénitique. Voici un aperçu de leurs comportements magnétiques distincts.

· Acier ferritique

L'acier ferritique est connu pour sa teneur élevée en fer et présente également une concentration de chrome relativement plus élevée, de 10 à 30 %. En raison de la teneur élevée de ces deux composés, l’acier ferritique est considéré comme magnétique. Cet acier magnétique a une structure cristalline et son comportement magnétique en fait un outil précieux dans les fixations magnétiques et les appareils de cuisine.

· Acier martensitique

L'acier martensitique a la concentration de carbone la plus élevée et contient également d'autres alliages ferromagnétiques comme le nickel. En tant que tel, il démontre un fort comportement magnétique. Avec une teneur en chrome d'environ 12 à 18 %, l'acier martensitique est utile dans les applications magnétiques privilégiant la dureté et la résistance.

· Acier austénitique

L'acier austénitique est composé d'austénite, ce qui le rend essentiellement non magnétique malgré la présence d'alliages magnétiques comme le nickel et le manganèse. Il présente une configuration cubique caractéristique à faces centrées, qui limite le magnétisme. Il peut cependant être magnétisé grâce à divers traitements comme l'écrouissage.

Structure cristalline de l'austénitique
Structure cristalline de l'austénitique

Avantages de l'acier magnétique

  • Caractéristiques magnétiques impressionnantes : Avec des propriétés et des forces magnétiques variables, l'acier vous offre une solution viable chaque fois que vous avez besoin d'un magnétisme doux ou même fort.
  • Haute susceptibilité magnétique : Vous pouvez facilement transformer l’acier en aimant puisque ses propriétés magnétiques sont facilement activées en présence de champs magnétiques puissants.
  • Blindage magnétique puissant : En raison de sa haute perméabilité magnétique, vous pouvez utiliser l’acier magnétique pour protéger les zones et les machines sensibles des forces magnétiques externes.
  • Assez abordable : Comparé à d’autres matériaux magnétiques, l’acier est relativement moins cher et plus durable, garantissant ainsi une durée de vie plus longue.
  • Extrêmement fort: Vous pouvez déployer de l'acier magnétique dans des environnements volatils, sans avoir à vous soucier de l'abrasion. Il tire sa force de sa structure cristalline.
  • Facile à recycler : Vous pouvez facilement et à moindre coût réutiliser votre acier magnétique pour d'autres usages, favorisant ainsi la durabilité.

Facteurs pouvant avoir un impact sur le magnétisme de l'acier

· Traitement thermique

Soumettre l’acier à un traitement thermique peut entraîner un comportement magnétique étrange. Par exemple, le chauffer puis le refroidir peut réduire la susceptibilité magnétique de votre aimant. Cependant, chauffer l’acier martensitique peut augmenter la perméabilité magnétique de votre aimant en acier en raison de la formation de martensite.

· Composition

Différentes qualités d'acier sont caractérisées par des éléments distincts en tant que composés d'alliage. La distinction entre ces composés et leurs concentrations explique les comportements magnétiques distincts des différents types d'acier. Par exemple, l’acier allié au manganèse a tendance à être plus perméable.

· Température

La température a le même effet sur l’acier magnétique que sur les autres objets magnétiques. Une chaleur ou une température excessive défigure les domaines magnétiques de l'acier magnétique, ce qui entraîne des propriétés magnétiques inférieures. Une fois que vous soumettez l’acier à des températures supérieures à son point de Curie, il perd son magnétisme.

· Forces magnétiques externes

Une fois que vous exposez l’acier à des forces magnétiques externes plus robustes, son alignement du domaine magnétique imitera celui de l’aimant le plus puissant.

Cela se traduira par un acier magnétisé puisque l’acier ferritique est très sensible. Cependant, exposer l’acier magnétisé à des forces magnétiques plus fortes peut entraîner une perte des caractéristiques magnétiques.

· Microstructure

L'acier magnétique est constitué d'une myriade de minuscules grains, dont la taille et la configuration peuvent varier selon les qualités et les types d'acier.

Les aciers à grains de taille relativement petite peuvent facilement être dotés de pouvoirs magnétiques et ont également une faible coercivité. Au contraire, l'acier à grains de grande taille est difficile à magnétiser et possède une coercivité comparativement plus élevée.

· Stress mécanique

Les contraintes mécaniques, qui peuvent inclure le fait de heurter un objet lourd ou de supporter un poids excessif, peuvent diminuer considérablement la productivité de votre acier magnétique. Cette contrainte peut perturber les domaines alignés, entraînant une perte de magnétisme.

· Déformation

La déformation impacte directement le comportement magnétique de l'acier magnétique en déformant la configuration cristalline de votre acier. Le travail à froid, par exemple, peut transformer votre acier austénitique en acier martensitique, capable de remplir des fonctions magnétiques. D'autres techniques de déformation capables de modifier la configuration de l'acier sont l'étirage et le laminage.

· Impuretés étrangères

La présence d'éléments indésirables ou d'impuretés dans l'acier magnétique perturbe également ses propriétés magnétiques. Les impuretés courantes incluent le phosphore, qui interfère généralement avec la configuration et le mouvement du domaine. La présence de telles impuretés peut rendre difficile la magnétisation et la démagnétisation de l’acier.

Utilisations courantes de l'acier magnétique

Grâce à sa caractéristique ferromagnétique associée à sa résistance, l'acier magnétique est très utilisé et apprécié dans diverses industries.

  • Fabriquer des électro-aimants : Les électro-aimants modernes, courants dans les aimants de levage et les transformateurs, sont souvent constitués d'un noyau en acier. L'acier est préféré en raison de sa résistance à la corrosion et de sa solidité.
électro-aimant
électro-aimant
  • Transmission de l'électricité dans les transformateurs : Dans les transformateurs et les réseaux électriques, l’acier est utilisé pour transférer l’énergie et transformer la tension.
  • Stockage de données magnétiques : L'acier magnétique est couramment utilisé pour fabriquer des plateaux de disques durs car il est magnétiquement réceptif. Cela facilite la capture et la conservation des données.
  • Fabrication des noyaux de moteur : L'acier magnétique est un excellent matériau pour la fabrication de moteurs électriques en raison de ses capacités magnétiques.
  • Fabrication de séparateurs magnétiques : L'acier est également largement exploité pour fabriquer des séparateurs magnétiques chargés d'extraire les éléments magnétiques des mélanges.
Séparateur magnétique en acier
Séparateur magnétique en acier
  • Fabrication d'actionneurs magnétiques : L'acier ferromagnétique fournit des champs magnétiques fiables lorsqu'il est utilisé pour produire des actionneurs pour les systèmes automobiles.
  • Fabrication de machines IRM : La plupart des aimants IRM sont fabriqués en acier car ils peuvent générer des champs magnétiques stables et robustes, éliminant ainsi le risque de nuire aux patients.
  • Fabrication d'aiguilles de boussole : L'acier magnétique offre un matériau solide et durable pour fabriquer des aiguilles magnétiques afin d'aider les boussoles à déterminer la direction.
Aiguille de boussole magnétique
Aiguille de boussole magnétique
  • Fabrication de chenilles Maglev : La plupart des voies magnétiques sont en acier car elles sont solides et peuvent générer de puissantes forces magnétiques pour faciliter les déplacements en train en douceur.
  • Industrie ferroviaire : Doté d'une structure cristalline, l'acier est souvent exploité pour fabriquer des roues de train et d'autres composants nécessitant des matériaux solides.

Plus de ressources:

Acier magnétique – Source : SCIENCES DIRECTES

L'acier inoxydable est-il magnétique – Source : UMD

Point de fusion de l'acier – Source : HM

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