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.

Magnetit



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.

Magnetische Domänen

Die magnetischen Domänen der ferromagnetischen Elemente werden auch Weißsche Bezirke genannt. Jeder dieser Bezirke ist mikroskopisch klein und weist im Inneren eine homogene magnetische Ausrichtung auf. Im Bild links wird schematisch dargestellt, wie sich die Domänen auf ein von außen wirkendes Magnetfeld ausrichten.

Für sich allein betrachtet, wäre jede einzelne Domäne magnetisch. Jedoch sind die angrenzenden Domänen anders ausgerichtet, sodass sich die magnetischen Eigenschaften gegenseitig schwächen oder auslöschen.

Werden ferromagnetische Materialien einem Magnetfeld ausgesetzt, richten sich alle Domänen im Metallgefüge gleich aus. Dadurch wird das Material selbst magnetisiert. Wird das Metall aus dem Magnetfeld entfernt, bleibt die Magnetisierung noch eine Weile erhalten. Dieser Effekt klingt bei den meisten Stahlsorten wieder ab. Bei gehärtetem Stahl bleibt die Magnetisierung jedoch erhalten.

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.

Magnetfeld

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.

Wieso sind manche Stahlsorten magnetisch und andere nicht?

Die zwei häufigsten Fehleinschätzungen

Die Reinheit der Legierung

Es wäre eine möglichst geringe Konzentration an stahlbegleitenden Elementen wie Schwefel oder Phosphor nötig, um die Magnetisierbarkeit zu verhindern. Das ist falsch! Diese Elemente haben keinen Einfluss auf die magnetischen Eigenschaften. Sie werden aus Qualitätsgründen bei Edelstahl sehr gering gehalten, da sie das Material verspröden.

Rostfreier Stahl ist nicht magnetisch

Hartnäckig hält sich das Gerücht, dass rostfreier Stahl nicht magnetisch sei. Dies ist jedoch nicht immer so. Es gibt durchaus magnetische Edelstahlsorten! Ob Stahl rostfrei ist oder nicht, ist abhängig vom Chromgehalt und dieser beeinflusst die magnetischen Eigenschaften des Materials in keiner Weise.

Der wahre Grund

Ob eine Stahlsorte magnetisch ist, ist ausschließlich eine Frage des Gefüges. In unserem Beitrag über das Eisen-Kohlenstoff-Diagramm werden die verschiedenen Gefügearten ausführlich behandelt.

Stahlsorten, die ein ferritisches oder ein martensitisches Gefüge haben, sind magnetisch. Nicht magnetisch sind dagegen Stahlsorten mit einem austenitischen Gefüge. Enthält eine Stahlsorte ein gemischtes Gefüge aus Ferrit und Austenit, bestimmt der Anteil des Ferrits die magnetischen Eigenschaften des Stahls.

Siehe auch

Begleitelemente

Stahl besteht nicht nur aus Eisen und Kohlenstoff. Weitere Elemente können die Eigenschaften von Stahl beeinflussen.

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