Sommario
No. Il ferro è fortemente magnetico, ma la maggior parte dei metalli più comuni — tra cui oro, argento, rame, alluminio, titanio, ottone e piombo — non aderiscono in modo evidente a un magnete comune. L’acciaio inossidabile rappresenta un caso particolare: alcune qualità sono magnetiche, mentre altre no. La composizione della lega è importante, ma lo sono anche la formatura, la lavorazione meccanica, il trattamento termico, le parti in acciaio nascoste e persino il modo in cui il magnete entra in contatto con la superficie.
Un rapido test con il magnete è utile in officina. Non si tratta di un certificato di conformità del materiale.
Prima di esaminare ciascun metallo, ecco il confronto pratico di cui la maggior parte degli acquirenti ha bisogno:
Metallo | Un magnete si attaccherà? | Cosa causa solitamente confusione? |
Acciaio inossidabile | Dipende dal grado | Lavorazione a freddo e acciai misti |
Oro | No | Chiusure in acciaio placcato o magnetiche |
Alluminio | Nessuna attrazione degna di nota | Frenatura a correnti parassite |
Argento | No | Metalli comuni placcati in argento |
Rame | No | Il suo ruolo negli elettromagneti |
Titanio | Nessuna attrazione degna di nota | La sua debole risposta paramagnetica |
Ottone | Di norma no | Molle interne o inserti in acciaio |
Ferro | Sì | Differenze relative alle leghe e ai trattamenti termici |
Piombo | No | Contaminazione da acciaio o supporti interni |
Anche l'espressione “metallo magnetico” è un po’ troppo generica. Ciò che di solito interessa agli ingegneri è se un materiale sia fortemente attratto da un magnete permanente, se sia in grado di condurre efficacemente il flusso magnetico e se conservi il magnetismo anche in seguito. Si tratta di questioni correlate, ma non identiche.
L'acciaio inossidabile è magnetico?
A volte.
Acciai inossidabili ferritici, compresi i tipi più comuni come il 430, sono magnetici. Anche i tipi martensitici, come il 410 e il 420, sono magnetici. Gli acciai inossidabili austenitici, compresi il 304 e il 316, sono generalmente considerati non magnetici allo stato ricotto.
A quel punto inizia la produzione, e la risposta non è più così chiara.
Una lamiera in acciaio inossidabile 304 può non presentare quasi alcuna attrazione prima della lavorazione. Dopo operazioni di imbutitura profonda, piegatura aggressiva, stampaggio o lavorazione a freddo intensa, alcune parti della sua struttura interna possono subire alterazioni. Il componente finito può quindi essere debolmente attratto da un magnete, in particolare in corrispondenza delle pieghe e delle aree sottoposte a forte deformazione.
Questo spesso dà adito a discussioni inutili durante il controllo. Il disegno indica 304. L'ispettore avvicina una calamita al bordo piegato e avverte una leggera attrazione. Qualcuno ne deduce che il fornitore abbia utilizzato il materiale sbagliato.
Forse. Ma non necessariamente.
Dal punto di vista ingegneristico, un magnete portatile non dovrebbe essere utilizzato come unico metodo per identificare il tipo di acciaio inossidabile. Se la verifica del tipo di acciaio è importante, è necessario consultare il certificato di fabbrica e utilizzare apparecchiature adeguate per l'analisi dei materiali.
C'è un altro errore, ancora più costoso: scegliere acciaio inossidabile non magnetico per la piastra di accoppiamento in un sistema di fissaggio magnetico. Un magnete più grande potrebbe non risolvere il problema. Il circuito magnetico stesso è inadeguato.
Per le chiusure magnetiche, i sistemi di montaggio, i sensori e i gruppi di fissaggio, specificare l’esatto tipo di acciaio inossidabile anziché indicare semplicemente “acciaio inossidabile” sul disegno.
L'oro è magnetico?
Oro puro non è attratto da un magnete comune. È diamagnetico, il che significa che reagisce in modo molto debole a un campo magnetico applicato. Al di fuori di un laboratorio, tale repulsione non è percepibile dall’uomo.
Questo rende il magnete uno strumento utile per individuare alcuni prodotti in oro palesemente contraffatti. Se un oggetto che si suppone sia in oro massiccio viene attirato da un magnete, probabilmente contiene acciaio, nichel o un altro materiale magnetico.
Ma il test presenta dei limiti.
Un gioiello autentico può presentare una chiusura magnetica o una piccola molla interna. Un articolo contraffatto, realizzato in rame o in un’altra lega non magnetica, può superare facilmente il test del magnete. Anche la placcatura in oro non fornisce alcuna indicazione sul materiale sottostante.
Quindi un magnete può destare sospetti. Non può però confermare la purezza.
Per gli acquirenti del settore industriale, l’oro viene solitamente scelto per la realizzazione di contatti elettrici resistenti alla corrosione, applicazioni di saldatura, rivestimenti e componenti elettronici ad alta affidabilità. La sua scarsa magnetizzazione è di solito secondaria rispetto alla sua conduttività e alla sua stabilità chimica.
L'alluminio è magnetico?
Se si avvicina un normale magnete a una lastra di alluminio, non succede nulla di particolare. L'alluminio è debolmente paramagnetico, ma nell'uso comune viene considerato non magnetico.
Se però si fa passare rapidamente un potente magnete davanti alla stessa piastra, il comportamento diventa più interessante.
Il campo magnetico in movimento genera correnti parassite nell’alluminio. Queste correnti producono a loro volta un campo magnetico che si oppone al movimento che le ha generate. Ecco perché un magnete potente cade lentamente attraverso un tubo di alluminio spesso, invece di attraversarlo direttamente.
L'alluminio non si è trasformato in un magnete permanente. Sta reagendo a un campo magnetico variabile.
Questo dettaglio è importante nei macchinari ad alta velocità, nei sistemi di frenatura magnetica, nei sistemi a induzione e nelle apparecchiature installate in prossimità di potenti magneti. Un materiale può risultare “non magnetico” in un semplice test di attrazione e tuttavia interagire fortemente con un campo variabile.
L'alluminio rimane una scelta diffusa per gli alloggiamenti dei motori elettrici, i componenti dei veicoli, gli involucri elettronici e le strutture aerospaziali. È leggero e resistente alla corrosione, ma non offre un facile percorso di ritorno magnetico come il ferro o l'acciaio al carbonio.
Tuttavia, l’alluminio non è automaticamente innocuo in presenza di qualsiasi sistema magnetico. È necessario tenere conto del riscaldamento da correnti parassite e della frenata quando i magneti si muovono rapidamente nelle vicinanze.
L'argento è magnetico?
L'argento non è magnetico nel senso comune del termine. Un magnete non aderisce all'argento puro e il metallo non rimane magnetizzato una volta rimosso il magnete.
Il suo vero valore è di natura elettrica.
L'argento possiede un'eccellente conduttività, pertanto i produttori lo utilizzano in contatti, interruttori, adesivi conduttivi, paste e determinati componenti elettronici. In tali applicazioni, la questione non è solitamente se l'argento sia attratto da un magnete, bensì se lo strato d'argento sia sufficientemente spesso, pulito e saldamente legato al materiale di base.
Un componente in acciaio placcato argento può essere fortemente attratto da una calamita. Ciò non significa che l’argento sia magnetico; significa piuttosto che lo strato di placcatura è abbastanza sottile da consentire all’acciaio sottostante di influenzare il risultato del test.
Messo per iscritto, sembra ovvio. Durante un’ispezione, però, questo aspetto viene trascurato più spesso di quanto ci si potrebbe aspettare.
Il rame è magnetico?
Il rame non aderisce a un normale magnete permanente. È diamagnetico, anche se la sua risposta è troppo debole per essere percepita senza apparecchiature sensibili.
Eppure il rame è presente all’interno di quasi tutte le macchine elettromagnetiche di una certa importanza.
Gli avvolgimenti dei motori, le bobine dei trasformatori, gli induttori, i generatori, i relè, gli impianti di ricarica e le sbarre collettrici sono tutti realizzati in rame. Quando la corrente attraversa un conduttore di rame, crea un campo magnetico. Se si interrompe la corrente, il campo scompare.
Il rame non è quindi un materiale magnetico permanente, ma è uno dei principali materiali utilizzati per generare campi magnetici controllabili.
Questa distinzione è importante quando un acquirente afferma: «Il componente in rame deve essere magnetico». Di solito, il requisito effettivo è diverso. Forse il componente deve condurre corrente, funzionare in prossimità di un magnete, indurre una corrente parassita o non essere influenzato da un sensore magnetico.
È necessario correggere il testo prima che qualcuno inizi a tagliare il metallo.
Il titanio è magnetico?
Il titanio è debolmente paramagnetico. Per le normali operazioni di acquisto, lavorazione e assemblaggio, viene generalmente considerato non magnetico, poiché un normale magnete non vi aderisce in modo evidente.
Questa caratteristica risulta utile nei dispositivi medici, nei sistemi aerospaziali, nelle attrezzature marine, negli strumenti di laboratorio e nei componenti installati in prossimità di apparecchiature magnetiche sensibili.
Il titanio presenta inoltre una bassa densità, un’elevata resistenza alla corrosione e un ottimo rapporto resistenza/peso. Purtroppo, questi vantaggi inducono talvolta i progettisti a utilizzarlo anche in casi in cui non è realmente necessario.
Personalmente, non sceglierei il titanio solo perché un progetto richiede un componente non magnetico. L’alluminio, l’acciaio inossidabile austenitico, l’ottone o un polimero tecnico potrebbero costare meno ed essere più facili da lavorare. Il titanio è la scelta giusta quando si sovrappongono diversi requisiti, non quando “non magnetico” è l’unico requisito della lista.
La scelta del materiale dovrebbe risolvere l'intero problema.
L'ottone è magnetico?
L'ottone massiccio è normalmente non magnetico. Si tratta principalmente di una lega di rame e zinco, metalli che non vengono attratti con forza da un magnete comune.
Un gruppo in ottone già assemblato può comunque risultare non conforme al test magnetico.
Immaginiamo un corpo valvola fornito come “ottone”. L’ispettore addetto al controllo in entrata vi avvicina un magnete e avverte una chiara attrazione. Il lotto viene bloccato, la produzione si ferma e al fornitore viene chiesto di fornire spiegazioni sul materiale.
Una volta smontata la valvola, si è visto che il corpo in ottone era in buone condizioni. Il problema era causato da una piccola molla di richiamo e da un elemento di fissaggio in acciaio all’interno.
Una confusione simile può derivare da inserti filettati in acciaio, elementi di fissaggio placcati, contaminazione da lavorazione o da un metallo di base rivestito con una finitura color ottone. Testare l’intero assemblaggio non equivale a testare il materiale in ottone stesso.
Quando le interferenze magnetiche sono un fattore rilevante, ispezionare ogni componente, non solo l’alloggiamento visibile.
Il ferro è magnetico?
Sì. Il ferro è ferromagnetico ed è fortemente attratto dai magneti.
I suoi domini magnetici interni possono allinearsi sotto l'azione di un campo magnetico esterno. A seconda delle condizioni del materiale, parte di tale allineamento può persistere anche dopo la rimozione del campo.
Il ferro è inoltre un ottimo conduttore di flusso magnetico, motivo per cui i materiali a base di ferro trovano impiego in motori, trasformatori, elettromagneti, altoparlanti, separatori magnetici, sistemi di sollevamento e gruppi di sensori.
Il ferro puro non è sempre il materiale che un ingegnere desidera effettivamente utilizzare. L’acciaio a basso tenore di carbonio può offrire una maggiore resistenza meccanica e una lavorazione più agevole. L’acciaio elettrico può ridurre le perdite nelle lamierine di motori e trasformatori. Le leghe magnetiche morbide possono garantire una migliore permeabilità o una coercitività inferiore.
Il fatto che un materiale sia “più magnetico” non lo rende automaticamente migliore.
Nel caso di un nucleo elettromagnetico, la facilità di magnetizzazione e smagnetizzazione può essere un fattore importante. Per un magnete permanente, l'obiettivo è mantenere il magnetismo. Nel caso di una staffa strutturale situata in prossimità di un sensore, un forte magnetismo potrebbe rappresentare un problema indesiderato.
Iron risponde in modo chiaro alla domanda sull’attrazione. La questione dell’applicazione richiede invece ancora una riflessione.
Il piombo è magnetico?
Il piombo non viene attratto da un magnete comune. È diamagnetico e la sua risposta magnetica è estremamente debole.
È proprio la sua densità a creare un po’ di confusione. Il piombo sembra pesante e solido, e a volte si tende a pensare che anche i metalli pesanti debbano essere magnetici. Ma non esiste una regola del genere.
Il piombo viene utilizzato nelle batterie, nella schermatura dalle radiazioni, nell'isolamento acustico, nello smorzamento delle vibrazioni, nei contrappesi e in alcune applicazioni per coperture. Tali impieghi sono legati alla sua densità, alle sue proprietà chimiche e alla sua lavorabilità, non all'attrazione magnetica.
Se un componente principale sembra magnetico, cercare un altro materiale. La causa potrebbe essere rappresentata da rinforzi in acciaio, elementi di fissaggio, rottami misti, contaminazione superficiale o una struttura interna.
Questa è anche una regola fondamentale da seguire nelle prove magnetiche: testare il materiale che si vuole effettivamente identificare, non solo il prodotto che lo circonda.
Non tutti i metalli sono magnetici, e una semplice classificazione in “sì” o “no” può nascondere dettagli importanti. Il ferro è fortemente magnetico. Diversi tipi di acciaio inossidabile sono magnetici. L’oro, l’argento, il rame, l’ottone, il piombo, l’alluminio e il titanio sono generalmente non magnetici nell’uso comune, sebbene alcuni di essi reagiscano debolmente o interagiscano con campi magnetici variabili.
Per un'analisi sommaria, un magnete è uno strumento veloce e utile. Per le decisioni tecniche, è necessario verificare la lega, le condizioni di fabbricazione, i componenti circostanti, il traferro, l'area di contatto e l'ambiente operativo effettivo. Un guasto montaggio magnetico non è sempre dovuto a un magnete debole. Molto spesso, qualcuno ha fatto un’ipotesi errata riguardo al metallo che si trova accanto ad esso.
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