Magnetiska egenskaper: Vad skiljer järn från stål?

Magnetism uppstår när elektronerna i en atom alla är riktade åt samma håll. Hur stark magnetismen är varierar beroende på den kemiska strukturen hos olika föreningar. Atomer eller föreningar med magnetiska egenskaper klassificeras som diamagnetiska, paramagnetiska, ferromagnetiska eller ferrimagnetiska. Järn och stål är bland de mest använda metallerna i industrin. Båda har magnetiska egenskaper, men dessa skiljer sig åt vad gäller typ, styrka och hur länge magnetismen består.

Typer av magnetism

Föreningar vars atomer endast innehåller parade elektroner, exempelvis väte, beskrivs som diamagnetiska. Paramagnetiska föreningar som aluminium har oparade elektroner, men är ändå bara svagt magnetiska på samma sätt som diamagnetiska föreningar, eftersom elektronernas inriktning störs av termiska vibrationer. Ferromagnetism uppstår när oparade elektroner i närliggande atomer även är riktade åt samma håll, medan ferrimagneter vanligtvis är oxider av ferromagnetiska atomer eller föreningar.

Järn och ferromagnetism

Järn klassificeras som ferromagnetiskt. Ferromagnetiska material har högst magnetisk permeabilitet jämfört med andra magnettyper. Hit hör även andra metaller som nickel och kobolt. Ferromagnetiska föreningar är de som har den mest utbredda användningen som magneter. Liksom paramagneter är ferromagnetiska föreningar känsliga för termiska vibrationer och förlorar sin magnetism över en viss temperatur. De magnetiska egenskaperna beror dessutom på metallens renhet.

Stål

Stål är ett samlingsnamn för järnlegeringar. Egenskaperna varierar beroende på vilka metaller som ingår i legeringen. Det är ett starkt material med hög elektrisk ledningsförmåga. Tack vare järninnehållet betraktas stål också som ferromagnetiskt, även om dess magnetiska egenskaper skiljer sig från rent järn.

Skillnader mellan järn och stål

Järnföremål magnetiseras relativt snabbt. Järntyper, däribland mjukt järn, förlorar dock sin magnetism lika snabbt. Dessa egenskaper är särskilt användbara när starka men tillfälliga magneter behövs, till exempel vid elektromagneter. Stål tar betydligt längre tid att magnetisera, men behåller sin magnetism under mycket längre tid. Denna egenskap, som kallas hög retentivitet, gör det möjligt att använda stål som permanentmagneter.