مقدمة

فالفولاذ هو العمود الفقري للصناعة الحديثة، الذي يستخدم في كل شيء من السحابات إلى الأدوات الجراحية، وينجم عن اعتماده على نطاق واسع مزيج ملحوظ من القوة، والقابلية للاختلال، وفعالية التكلفة، كما أن سمات المغناطيسية الأقل وضوحا، وإن كانت بنفس القدر من الأهمية، هي سلوكها المغناطيسي، حيث أن الكريستال، المكون الرئيسي من الفولاذ، هو ذو تأثير شديد في درجة حرارة الغرفة، مما يعني أنه يمكن أن يتحول إلى مغناطيسي.

أساسيات المغناطيسية في ستيل

وقبل استكشاف دور عناصر السكك الحديدية، من الضروري فهم واضح للخصوبة في المواد القائمة على الحديد، وينشأ الخصيص من التواؤم التلقائي لللحظات المغناطيسية المرتبطة بالكهرباء المغناطيسية غير المأهولة في الذرات، وفي مجال الحديد النقي، يدعم الهيكل البلوري الذي يرتكز على الجسم في درجة حرارة الغرفة الانقلاب القوي بين التكوينات المتاخمة للذرات.

The key magnetic parameters that engineers care about include magnetic permeability] (the easy of a material can be magnetized), ]coercivity) (the resistance to demagnetization),

العناصر الرئيسية في رحلة الطيران وآثارها

ويؤثر كل عنصر من عناصر السكك الحديدية المضافة على ممتلكاته المغناطيسية بطريقة فريدة، وغالبا ما يكون ذلك من خلال مزيج من التغيرات الإلكترونية والهيكلية والهيكلية والصغرى، ويورد أدناه تحليلا مفصلا لأهم عناصر السكك الحديدية.

نيكل

In Nickel is one of the most important alloying elements for enhancing magnetic performance. When added to steel in moderate amounts (typically 2–20%), nickel stabilizes the ferromagnetic BCC phase at room temperature and increases both magnetic permetic permeuration magnetization. This is due to the fact that nickel itself is ferromagnetic and mixes well with iron, promoting a homogene

الكروميوم

ويستخدم الكروم على نطاق واسع لتحسين مقاومة التآكل، ولكن تأثيره على المغناطيسية ضار عموماً، ولا يُعد الكروم سمادياً في درجة حرارة الغرفة، وعندما يُحل مثل هذه المادة في الحديد، فإنه يقلل من متوسط اللحظات المغنطية لكل ذرة، والأهم من ذلك أن الكروم هو مثبت قوي في الفولاذ غير القابل للصدأ.

Manganese

كما أن المنغنيين يُستخدمون في المقام الأول في صنع الفولاذ كحجر، وفي تحسين القدرة على الصمود، فإن تأثيره على المغناطيسية غير المباشر ولكنه كبير، حيث أن المنغنيين هم مثبتات مستعملة بشكل سليم، مثل النيكل ولكن أقل قوة، وفي الصلب المنغني (مثلا، الصلب هادفيلد الذي يتراوح بين 12 و14 في المائة مين)، فإن الهيكل يجذب بالكامل إلى درجة حرارة من حيث يزيد من الفولاه.

Silicon

ويشكل السيليكون عنصرا حاسما في إنتاج الفولاذ الكهربائي - المواد المستخدمة في نواة المحولات والمحركات الكهربائية - كما أن السيليكون (من 2 إلى 5 في المائة) هو عنصر غير مغنطيسي يزيد من القدرة على المقاومة الكهربائية، مما يقلل من الخسائر الحالية التي تصيب الفولاذ في الحقول المغناطيسية المتناوبة.

Molybdenum

وكثيرا ما يضاف موليبدينوم إلى الفولاذ من أجل قدرته على زيادة القوة، ومقاومة الزحف، ومقاومة التآكل، وتأثيره على الممتلكات المغناطيسية طفيفة مقارنة بالنيكل أو الكروم، ولكن يمكن أن يكون كبيرا في بعض السياقات، ويرفع الخلية درجة الحرارة التي تحول فيها الخصبة إلى ميكانيكي ويمكن أن يصقلها بنسبة ٥ في المائة من محركات البوليتيوم.

عناصر أخرى

InCobalt[FLT:] is worth mentioning as it is strongly ferromagnetic and can increase both Curie temperature and saturation magnetization. Cobalt-iron alloyivity (e.g., Permendur with 49% Co, 49% Fe, 2% V) offer the highest saturation magnet

آليات تعديل الممتلكات المغناطيسية

وتعالج عدة آليات مادية ومتوسطة آثار عناصر السكك الحديدية على الخواص المغناطيسية للصلب.

الهيكل الإلكتروني والتطورات الذرية

وفي مادة خصبة، تتوقف اللحظة المغناطيسية لكل ذرة على عدد الإلكترونيات غير المأهولة في المدار الثالث، كما أن الحديد لديه أربعة إلكترونات غير مجهزة، مما يعطي لحظة 2-2 من المغناطيس، وعندما يؤدي عنصر غير مغناطيسي مثل الكروم (بلحظة أصغر) أو الانقلاب السيليكوني (بدون لحظة) إلى زيادة تحتية.

الاستقرار في المرحلة والهيكل الكريستالي

ويمكن أن توجد هذه المادة في هيكلين رئيسيين من البلورات عند ضغط الغلاف الجوي: BCC (ferrite) وFCC (austenite) - وتحتوي المادة الكيميائية على درجة حرارة غير حرارية، بينما تعتمد المادة 8 من الفولاذ على المادة غير الشهيرة (أو مضادة للأشعة) ولا تظهر أي مغناطيس دائم، وقد تصنف عناصر الطين على أنها مثبتة للخصيتين (مثلا، Crism، والعلامة، والفولاذية).

البنية التحتية الدقيقة و جدران دومان

وحتى في مرحلة خصوبة، فإن الممتلكات المغناطيسية تتأثر بشدة بالهيكل الجزئي، إذ أن الحدود الخماسية، والإدماجات غير المغنطيسية، والمفترسات (مثلاً، والجزر، والنيترز) تتحلل جميعها كعقبات أمام حركة الجدار، وهذا التأثير المعلق يزيد من الارتداد والفقدان في التمرينات المغناطيسية.

التأثير على درجة حرارة كوري

The Curie temperature (Tc]) determines the upper temperature limit for ferromagnetic behavior. Alloying elements can raise or lower Tc. Cobalt significantly increases the Curie temperature, which is why Co-Fe alloys are used in high-temproature applications and Nickel

التطبيقات العملية للفولاذ المغنطيسية المحار

وقد أدت القدرة على تحديد خصائص المغناطيس عن طريق السكك إلى تطوير الصلب المتخصص لمجموعة واسعة من التطبيقات.

الفولط الكهربائي للمتحولين والمحركات

أما الصلب السيليكوني فهو المواد المغناطيسية السائلة الأساسية للتناوب في التطبيقات الحالية، حيث يضيف 3-4 في المائة من السليكون، ويحقق المهندسون قدرة عالية على المقاومة الكهربائية (تيارات العجلة المخففة)، وفقدان الهيستيريز المنخفض، وضخامة الشبكتين الكهربائية، ويجهز الفولاذ الكهربي ذي التوجه العالي للحصول على نسيج بلوري حاد، مما يتيح للفلور المغناطيسي أن يتحول بكفاءة.

الفول المغنطيسية للبيئات المتخصصة

أما التطبيقات التي لا يمكن استخلاصها، فتتطلب الفولاذات التي لا تصل إلى الحد الأدنى من الاستجابة المغناطيسية، وتشمل الأمثلة على ذلك مكونات آلية MRI، ونظم إزالة الغازات للسفن البحرية، والأقواس، والضغوط المستخدمة في معدات الملاحة الإلكترونية، والأدوات المستخدمة بالقرب من أجهزة الاستشعار المغناطيسية الحساسة، وتتمثل الاستراتيجية الأساسية في تثبيت بنية دقيقة تماما تستخدم مستويات عالية من النيكل أو النسيج أو النيتروجين(10).

الدرع المغنطيسية والخطوط السحرية الطفيفة

وتحتاج الأجهزة الإلكترونية الحساسة من الحقول المغناطيسية الخارجية إلى مواد ذات قدرة عالية جداً، وتُنتج السبيكة النيكلية - البرمالية (Permalloy) التي تبلغ من العمر 77 إلى 80 في المائة من النيكل و5 في المائة من النيكل (الموصل) وتُظهر قيم القابلية للاشتعال أكثر من 000 100 مرة من حيث المساحة الحرة، وتنتج هذه المحاورات عن طريق الترمية في جو من الهيدروجين.

المغناطيس الدائم

ومع أن الفولاذ نفسه لا يستخدم عادة كمواد مغناطيسية دائمة، فإن بعض الأسر المحمومة القائمة على الحديد هي من الأمور الحاسمة بالنسبة للمغناطيسات الدائمة، أما المغناطيسات الأنيكوية التي تحتوي على الألومنيوم (8-12 في المائة) والنيكل (15-20 في المائة) والكوبالت (5-24 في المائة) والنحاس (5-6 في المائة) فهي من أقدم المغنطين الدائمين التجاريين، وتنتج عن هذه المحارين من خلال الغرامات.

خاتمة

إن الخواص المغناطيسية للصلب غير ثابتة؛ وهي تتأثر تأثرا كبيرا بنوع وتركيز عناصر المحار، ومن تعزيز القدرة على التحمل بواسطة النيكل والسيلكون إلى قمع المغناطيسية بواسطة المغناطيس والفولاذ المغنطيزي في الفولاذ المحوس، فإن العلاقة بين تكوين السكك الحديدية والسلوك المغناطيسي غنية علميا ولا غنى عنها عمليا.

For further reading, see the Wikipedia page on ferromagnetism, a comprehensive discussion of ]NIST programs on magnetic materials, and a resource on electrical steel grades,