מדוע מגנטים לא עובדים על פלב"ם? ירון

נוסח השאלה המלא: מדוע מגנטים לא עובדים על פלב"ם (פלדה בלתי מחלידה Stainless steels)?

פלב"ם היא סגסוגת של ברזל הידועה ביכולתה לעמוד בפני החלדה (חמצון של הברזל), יכולת העמידות היא בעיקר בזכות שילוב המתכת כרום בסגסוגת. איגוד הפלדה האמריקאי מגדיר פלב"ם כמכיל לפחות 10% כרום.
ישנם כשני סוגים עיקריים של פלב"ם אחד מהם יגיב למגנט (קרוי ferritic) והשני לא יגיב למגנט (קרוי austenitic).
למעשה פלב"ם שאינו מגיב כלל למגנט היה מקבל את הערך 1, בפועל אנו רק מסוגלים להתקרב לערך זה.
לדוגמא- פלב"ם המשמש לבניית חלקים במכשיר ה MRI (מכשיר המשתמש בתהודה מגנטית ולכן חלקיו צריכים להיות "אדישים" לשדה מגנטי) הוא בעל ערך המקורב ל 1.004.

הפלב"ם המגיב למגנט עושה זאת בעיקר משני סיבות:
(1). הוא מכיל אחוז גבוה של ברזל.
(2). בגלל המבנה שלו.

יחידת המבנה הבסיסית של שני סוגי הפלב"ם הוא קובייה.
בפלב"ם המגיב למגנט יש אטום בכל פינה של הקובייה (סה"כ 8 אטומים) ואטום נוסף במרכז הגיאומטרי של הקובייה; מבנה זה קרוי body-centered cubic (bcc) lattice
בפלב"ם שאינו מגיב למגנט יש אטום בכל פינה של הקובייה (סה"כ 8 אטומים) ואטום נוסף בכל מרכז פאה (סה"כ עוד 6 אטומים); מבנה זה קרוי face-centered cubic (fcc) lattice.

התמונה נלקחה מויקיפדיה

ברוב המקרים עיקר ההבדל בין שני המבנים נוצר ע"י הוספת כמויות שונות של ניקל ה"מזהמות" את המבנה הרגיל של הפלדה.
השוני במבנה הוא זה שיוצר את ההבדלים בהתנהגות. ההסבר המדויק קשור למכאניקת הקוונטים ולצפיפות אלקטרונים והוא קצת מסובך מכדי לתאר אותו כאן.

צריך גם לזכור שלפלדה באופן כללי יש גמישות לא מועטה.
לכן אם ניקח פלדה שבגלל הוספת כמויות קטנות של ניקל, פחמן וחנקן נתנה תבנית bcc ונפעיל עליה עומסים שימתחו ויעוותו את המתכת נקבל תערובת של תבניות fcc ו bcc והחומר יהיה מגנטי בחלקו.

- דף נתונים של איגוד הפלדה הבריטי עם ערכים והסברים לגבי מגנטיות של פלב"ם" לחץ כאן

מאת: ד"ר מאיר ברק
מחלקה לביולוגיה מבנית
מכון ויצמן למדע

הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.