Existe um mito generalizado de que o aço inoxidável é indiferente aos impulsos de um imã. Se isso fosse verdade, por que os X-Men não descartaram seu arsenal de uma bacia de aço inoxidável e talheres para lutar contra Magneto?Não só essa estratégia falharia miseravelmente, mas a batalha também pareceria hilária. De qualquer forma, Magneto triunfaria porque o mito não é inteiramente verdadeiro: o aço inoxidável é magnético, embora nem todos os seus cinco tipos. Então, o que explica essa discrepância?
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O que é aço inoxidável?
O aço inoxidável é uma liga de ferro composta de pelo menos 10,5% de cromo. As ligas são materiais metálicos formados pela mistura de dois metais, tipicamente para aumentar a resistência do metal do substrato e para conferir excelente resistência à corrosão.
O cromo adicionado a uma placa de ferro forma uma fina camada que envolve toda a superfície. Esta camada sacrificial protege a liga contra corrosão. A severidade da proteção é proporcional à quantidade de cromo. Para fortalecer ainda mais as forças, o níquel é adicionado à mistura. Para inspirar outras propriedades cobiçadas, até mesmo manganês, carbono ou silício podem ser misturados.
Desgaste e desgaste de equipamentos industriais devido à corrosão é conhecido por causar milhões de dólares em danos. (Crédito da foto: Pixabay)
O que faz um ímã?
O ferro, o metal original com o qual começamos, é um material ferromagnético: ele compartilha uma relação muito genial com os ímãs. A atração entre um bloco de ferro e um imã é intensa. Quando atraído por um ímã extremamente poderoso, o ferro pode se tornar inseparável. A atração magnética é dirigida por unidades magnéticas microscópicas chamadas “domínios”.
Um domínio pode ser pensado como uma bússola em miniatura cuja agulha aponta na direção de um campo magnético. A estrutura cristalina do ferro compreende um arranjo em que a maioria de seus domínios se alinha na direção do campo magnético ao qual está submetido. Além disso, as imperfeições na estrutura do ferro são fortuitas, pois elas proíbem que os domínios girem para a orientação original, mesmo depois que o campo é removido. O material retém suas propriedades magnéticas apesar de estar separado do imã!
O alinhamento de domínios é análogo à trupe de peixe que o pai de Nemo e Dory consultam para direções. Se os peixes estivessem em desordem, a flecha densa que eles formam não seria compreensível. Este é o caso de materiais paramagnéticos ou diamagnéticos, onde o alinhamento de domínios no primeiro é ordenado apenas o suficiente para ser magnetizado (alumínio), enquanto a ordem é tão aleatória no último que é insensível a um ímã que se aproxima (silício).
A operação dos domínios em si é mecânica quântica; é, no entanto, irrelevante agora.
É tudo sobre o alinhamento
A adição de ‘impurezas’, como cromo ou níquel, ao ferro, está fadada a alterar suas propriedades químicas. Consequentemente, o alinhamento de seus domínios torna-se perturbado. À medida que alimentamos mais e mais impurezas, suas propriedades magnéticas mudam para pior. Dependendo das impurezas polvilhadas e da estrutura cristalina resultante, o aço inoxidável pode ser categorizado em cinco tipos. No entanto, para avaliar suas propriedades magnéticas, precisamos apenas de dois: aços inoxidáveis ferríticos e austeníticos.
O aço inoxidável ferrítico, como o nome sugere, contém uma boa quantidade de ferro e, portanto, exibe naturalmente propriedades magnéticas. Comparado aos outros tipos, seu conteúdo de carbono também é escasso, o que encoraja ainda mais esse comportamento magnético. Materiais ferríticos populares são peças automotivas e algumas facas de cozinha, materiais que são ligas binárias de ferro-cromo, contendo 13-18% de cromo.
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Por outro lado, o aço inoxidável austenítico é associado ao aço inoxidável. Estes incluem bacias de cozinha e partes fMRI, que compreendem ferro misturado não apenas com cromo, mas também com carbono, níquel e manganês para prevenir a corrosão no primeiro e impedir atrativos magnéticos que induzem erro no segundo.
As propriedades magnéticas do aço inoxidável dependem de elementos adicionados à liga, mas a adição de níquel é conhecida por acelerar essa transição. A presença de níquel sozinho pode transformar o aço inoxidável magnético em aço inoxidável não magnético.
Por último, porque o magnetismo é meramente uma função do arranjo atômico, ele também pode ser alcançado através de deformação estrutural por meios termodinâmicos. Em termos mais simples, sujeitar um material ao calor pode alterar, ou mais precisamente, prejudicar suas propriedades magnéticas. O calor energiza os átomos e os conduz a desvios, enviando-os, assim, à desordem. Mesmo um material ferromagnético como o ferro pode exibir propriedades paramagnéticas depois de ser aquecido acima de uma temperatura conhecida como temperatura Curie . Essa barreira de temperatura varia para diferentes materiais.
Mesmo um material ferromagnético como o ferro pode exibir propriedades paramagnéticas depois de ser aquecido acima de uma temperatura, conhecida como a temperatura de Curie. Pode-se observar claramente que nem todos os domínios estão perfeitamente alinhados. Além disso, os materiais paramagnéticos são incapazes de reter na ausência de um campo magnético.
Por outro lado, a paixão do ferro por imãs pode ser intensificada ao resfriá- lo, transformando-o no que é chamado de super- magneto. Da mesma forma, o aço inoxidável ferrítico é purgado de seu magnetismo e o aço inoxidável austenítico obtém magnetismo quando é aquecido ou resfriado, respectivamente. É tudo sobre o alinhamento!
