ทำไมแม่เหล็กถึงดูดเหล็กสเตนเลสไม่ติด ? - Science Illustrated Thailand

เหล็กกล้าคือเหล็กที่เพิ่มคาร์บอนและธาตุอื่นๆ ปริมาณเล็กน้อยเพื่อให้เหล็กแข็งแกร่ง ส่วนเหล็กกล้าไร้สนิม หรือที่เรียกกันว่า “เหล็กสเตนเลส” คือเหล็กกล้าที่ผ่านกระบวนการเพิ่มธาตุโครเมียมเจือลงไปอย่างน้อยร้อยละ 10.5 รวมถึงธาตุอื่นๆ เช่น นิกเกิล โมลิบดีนัม เป็นต้น ชั้นฟิล์มบางๆ จากปฏิกิริยาระหว่างโครเมียมกับออกซิเจนจะเคลือบเนื้อเหล็กไว้ไม่ให้เป็นสนิม

วัตถุที่แม่เหล็กดึงดูดได้จะต้องมีโครงสร้างระดับอะตอมที่ให้ขั้วแม่เหล็กเล็กๆ ในระดับอะตอมหันสนิมแม่เหล็กเรียงตัวชี้ไปในทางเดียวกัน เหล็กกล้าเป็นตัวอย่างของวัตถุที่แม่เหล็กดูดติดได้ แต่เมื่อโครงผลึกของเหล็กถูกโลหะชนิดอื่นเจือปน โลหะผสมที่ได้อาจจะสูญเสียคุณสมบัติแม่เหล็ก หรือมีคุณสมบัติแม่เหล็กดังกล่าวอ่อนลง เนื่องจากอะตอมโลหะที่ผสมเจือลงไปจะเข้าไปเปลี่ยนแปลงโครงสร้างผลึก ขั้วแม่เหล็กในผลึกจึงถูกผลักให้ชี้ไปคนละทางหักล้างกันเอง ธาตุบางตัวที่ใส่ลงไปอาจไม่ดึงดูดหรือดึงดูดกับแม่เหล็กได้มากน้อยด้วยตัวของมันเองอยู่แล้ว พอผสมลงไปในเนื้อเหล็ก สนามแม่เหล็กรวมของโลหะผสมจึงอ่อน

โครเมียมเยอะๆ และคาร์บอนนิดหน่อยทำให้มีดเป็นแม่เหล็ก

– เหล็กสเตนเลสแบบผลึกออสเทนไนต์ (austenite) มีส่วนผสมของโครเมียมนิกเกิลและคาร์บอนกับโมลิบดีนัมปริมาณเล็กน้อย นิกเกิลที่ผสมเจือลงไปจะเข้าไปอยู่ในผลึกทำให้โลหะสูญเสียคุณสมบัติแม่เหล็ก โลหะผสมชนิดนี้หลอมขึ้นรูปได้ดีแข็งแรงจึงมักใช้ทำส่วนที่ต้องเสียดสีบ่อยๆ เช่น ลูกบิดประตูเป็นต้น

เหล็กสเตนเลสแบบผลึกมาร์เทนไซต์ (martensite) ประกอบด้วยคาร์บอนในปริมาณค่อนข้างสูงและมีโมลิบดีนัมกับนิกเกิลผสมอยู่ในปริมาณเล็กน้อย เหล็กสเตนเลสชนิดนี้มีคุณสมบัติดึงดูดกับแม่เหล็กได้ดี ความแข็งและเหนียวของเหล็กมาร์เทนไซต์ ทำให้มันเป็นที่นิยมสำหรับการทำมีด

เหล็กสเตนเลสแบบผลึกเฟอร์ไรต์ (ferrite) มีโครเมียมเป็นส่วนผสมร้อยละ 12-18 มันดึงดูดกับแม่เหล็กได้ดี มักใช้ทำประตูตู้เย็น

Did You Know? สนามแม่เหล็กต้องหันไปในทางเดียวกันจึงจะเป็นแม่เหล็ก

โลหะและโลหะผสมประกอบด้วยขั้วแม่เหล็กขนาดเล็กระดับอะตอมจำนวนมาก ขนาดและทิศทางของสนามแม่เหล็กที่ขั้วแม่เหล็กเล็กๆ เหล่านี้แผ่ออกมาขึ้นอยู่กับชนิดและโครงสร้างการเรียงตัวของอะตอม

เมื่อกลุ่มก้อนของขั้วแม่เหล็กขนาดเล็กๆ ในเนื้อโลหะเรียงตัวชี้ไปในทางเดียวกัน แรงแม่เหล็กจากสนามแม่เหล็กรวมของโลหะก็จะสามารถสังเกตเห็นได้ หรือถูกแม่เหล็กดูดติดนั่นเอง

ส่วนในเหล็กที่ไม่มีคุณสมบัติแม่เหล็ก กลุ่มขั้วแม่เหล็กขนาดเล็กในผลึกโลหะจะชี้ไปคนละทิศละทางตลอดเวลา ทำให้แรงของสนามแม่เหล็กหักล้างกันเอง

Related Post

ทำไมแม่เหล็กถึงดูดเหล็กสเตนเลสไม่ติด ?