Magnetismus
Magnetismus ist der Menschheit schon seit Jahrtausenden bekannt. Bereits die alten Griechen berichteten vor 2.000 Jahren von einem Stein namens Magnes, welcher auf wundersame Weise Gegenstände aus Eisen anziehen konnte.
Das Rätsel des magischen Steins aus der Antike ist mittlerweile gelöst. Die Griechen waren damals auf das Eisenerz Magnetit gestoßen.
Der heutige Name wurde aus dem Wort Magnes abgeleitet. Magnetit gehört, neben Hämatit, zu den am häufigsten verhütteten Eisenerzen und verfügt im natürlichen Zustand bereits über magnetische Eigenschaften.
Magnetisch ist ein umgangssprachlicher Ausdruck. Gemeint ist damit der Ferromagnetismus, eine Form des Magnetismus, mit dem die meisten Menschen vertraut sind. Insgesamt gibt es nur drei Metalle, die ferromagnetische Eigenschaften aufweisen. Dies sind Eisen, Cobalt und Nickel, die über magnetische Domänen verfügen, die eine Magnetisierung erlauben.
Weißsche Bezirke - Magnetische Domänen
Weißsche Bezirke sind mikroskopisch kleine Bereiche in ferromagnetischen Materialien, in denen die magnetischen Momente parallel ausgerichtet sind. Sie sind nach dem französischen Physiker Pierre-Ernest Weiss benannt, der sie 1907 entdeckte.
Entstehung
Die magnetischen Momente der Atome in ferromagnetischen Materialien sind intrinsisch magnetisch, d. h., sie weisen ein eigenes Magnetfeld auf. In einem unmagnetisierten Material sind diese Magnetmomente jedoch zufällig ausgerichtet und heben sich gegenseitig auf.
Weißsche Bezirke entstehen, wenn die Magnetmomente durch äußere Einflüsse, wie z. B. ein Magnetfeld, in eine bestimmte Richtung ausgerichtet werden. Die Größe der Weißschen Bezirke liegt in der Größenordnung von 10 bis 1000 Mikrometern.
Struktur
Weißsche Bezirke sind von sogenannten Bloch-Wänden voneinander getrennt. Bloch-Wände sind Grenzflächen zwischen Weißschen Bezirken mit unterschiedlicher Magnetisierungsrichtung.
Die Orientierung der Weißschen Bezirke orientiert sich am Kristallgitter des Werkstoffs. In einem ferromagnetischen Material mit einem kubischen Kristallgitter sind die Weißschen Bezirke in der Regel in den Raumdiagonalen des Kristalls ausgerichtet.
Magnetisierung
Durch das Anlegen eines äußeren Magnetfelds können Weißsche Bezirke mit der Richtung des äußeren Felds ausgerichtet werden. Dies führt zu einer Magnetisierung des Materials.
Die Magnetisierung eines Materials ist umso größer, je mehr Weißsche Bezirke in die Richtung des äußeren Felds ausgerichtet sind.
Entmagnetisierung
Wenn das äußere Magnetfeld entfernt wird, verlieren die Weißschen Bezirke ihre Orientierung. Dies führt zu einer Entmagnetisierung des Materials.
Die Entmagnetisierung kann durch verschiedene Faktoren beschleunigt werden, wie z. B. durch Erwärmung, Schütteln oder durch Einwirkung eines starken Magnetfeldes in der entgegengesetzten Richtung.
Anwendung
Weißsche Bezirke spielen eine wichtige Rolle in der Magnettechnik. Sie sind für die Magnetisierung von ferromagnetischen Materialien verantwortlich und bestimmen die magnetischen Eigenschaften dieser Materialien.
Weißsche Bezirke werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, darunter:
- Magnete
- Transformatoren
- Motoren
- Generatoren
- Lautsprecher
- Mikrofone
- Magnetresonanztomographie (MRT)
- Magnetische Hyperthermie
Fazit
Weißsche Bezirke sind eine wichtige mikroskopische Struktur in ferromagnetischen Materialien. Sie sind für die Magnetisierung dieser Materialien verantwortlich und bestimmen ihre magnetischen Eigenschaften.
Magnetfelder
Magnete, magnetisierte Gegenstände und Elektromagnete (Spulen) erzeugen Felder, wodurch Kräfte übertragen werden. Das Magnetfeld wird durch Feldlinien charakterisiert, die vom Nord- zum Südpol des Magneten verlaufen. Je nach Ausrichtung ziehen sich diese Magnetfelder entweder an oder stoßen sich ab. Diese Eigenschaften lassen sich technisch nutzen.
Unsere moderne Welt kann auf Magnete nicht verzichten. Sie befinden sich in Fernsehern, Mobiltelefonen, in Messgeräten, kommen in der Medizin zum Einsatz und sind elementare Bauteile im Maschinenbau. In diesem Bereich stellen Elektromotoren, Transformatoren, Bremssysteme und Magnetlager nur einige wenige Beispiele aus der Industrie dar.
Die zwei häufigsten Fehleinschätzungen
Wieso sind manche Stahlsorten magnetisch und andere nicht?
Eine Frage der Reinheit?
Es wird oft behauptet, dass die Konzentration von Begleitelementen wie Schwefel oder Phosphor im Stahl möglichst gering sein muss. Andernfalls sei eine Magnetisierung nicht möglich. Das ist falsch! Diese Elemente haben keinen Einfluss auf die magnetischen Eigenschaften. Sie werden aus Qualitätsgründen sehr niedrig gehalten, da sie das Material spröde machen.
Die Sache mit dem Edelstahl
Hartnäckig hält sich auch das Gerücht, Edelstahl sei nicht magnetisch. Dies ist jedoch nicht immer der Fall. Es gibt durchaus magnetische Edelstähle! Ob eine Stahlsorte rostfrei ist oder nicht, hängt vom Chromgehalt ab. Chrom hat keinen Einfluss auf die magnetischen Eigenschaften des Materials.
Der wahre Grund
Ob eine Stahlsorte magnetisch ist oder nicht, ist ausschließlich eine Frage des Gefüges. In unserem Beitrag über das Eisen-Kohlenstoff-Diagramm werden die verschiedenen Gefügearten ausführlich behandelt.
Stahlsorten mit ferritischem oder martensitischem Gefüge sind magnetisch. Stahlsorten mit austenitischem Gefüge sind dagegen nicht magnetisch. Weist eine Stahlsorte ein Mischgefüge aus Ferrit und Austenit auf, so bestimmt der Ferritanteil die magnetischen Eigenschaften des Stahls.
Siehe auch
Blech
Blech ist heute ein hochwertiges Industrieprodukt und ist je nach Einsatz in unzähligen Materialien, Legierungen und Eigenschaften erhältlich.
WeiterlesenBlechformate
Es gibt viele Blechformate, in denen Tafelmaterial angeboten wird. Hier finden Sie eine Übersicht über alle Größen.
WeiterlesenBrinell – Härteprüfung
Durchführung der Härteprüfung mittels einer Kugeldruckprobe nach dem schwedischen Ingenieur Johann August Brinell.
Weiterlesen