為什麼磁鐵不能在某些不鏽鋼上工作，如何確定不鏽鋼的鐵磁性？

304不鏽鋼磁鐵可以吸住嗎

不鏽鋼是鐵基合金，以其優異的耐腐蝕性而聞名，這主要歸因於鋼的鉻濃度。不鏽鋼有幾種不同型別，主要的兩種型別是奧氏體和鐵素體，其都表現出不同的原子排列。由於這種差異，鐵素體不鏽鋼通常是磁性的，而奧氏體不鏽鋼通常不是磁性的。鐵素體不鏽鋼的磁性歸因於兩個因素：它的高鐵濃度和它的基本結構。

奧氏體不鏽鋼中的金屬原子排列在面心立方（fcc）晶格上，面心立方fcc晶體的晶胞由一個立方體組成，每個立方體的八個角處都有一個原子，而在六個面的每個中心處都有一個原子。在鐵素體不鏽鋼中，金屬原子位於體心（bcc）晶格上。體心bcc晶體的晶胞是一個立方體，在八個角中的每個角處都有一個原子，在立方體的幾何中心處有一個原子。在不鏽鋼中加入鎳、錳、碳和氮等元素可以增加合金在室溫下具有面心立方fcc晶體結構的可能性，鉻、鉬和矽使合金在室溫下更有可能呈現體心bcc晶體結構。

最受歡迎的不鏽鋼是304型，其中包含約18％的鉻和8％的鎳，在室溫下，304不鏽鋼的熱力學穩定晶體結構為體心面心立方（bcc）晶格，合金的鎳濃度以及少量的錳（約1％），碳（小於0。08％）和氮（約0。06％）保持了面心立方fcc結構，因此該合金是非磁性的。如果合金在室溫下機械變形，即彎曲，它將部分轉變為鐵素體相，並且將被部分磁性或鐵磁性。

常用的鐵素體不鏽鋼是含13%至18%鉻的鐵鉻二元合金，這些合金在室溫下是鐵磁性的，像所有鐵磁性合金一樣，當加熱到足夠高的溫度，它們的居里溫度，鐵素體不鏽鋼失去鐵磁性而變成順磁性，也就是說，它們不再保留自身的磁場，而是繼續被外部磁場吸引。

一塊鐵素體不鏽鋼通常是不磁化的，當受到磁場的作用時，它會被磁化，當磁場被去除時，鋼仍然具有一定程度的磁化，這種行為是由鋼的微觀結構造成的。具體地說，鐵素體鋼在其自然狀態下由稱為磁疇的小區域組成，這些磁疇是完全磁化的，但通常每個磁疇的磁化方向是不同的，所有域的總和使這塊磁矩為零，外部磁場使這些磁域定向。根據鋼和應用場的不同，取向是透過特定域的選擇性生長或收縮和域內的磁化旋轉的組合來實現的。如果應用的磁場足夠強，只要鋼有足夠數量的缺陷，使域不旋轉、不增長或不收縮，鋼就會保持相當一部分的磁化。

從根本上說，鐵素體不鏽鋼具有鐵磁性而奧氏體不鏽鋼沒有鐵磁性的原因是量子力學性質，鐵磁性金屬由原子組成，這些原子有不完整的內芯電子和晶體結構，導致在不完整的原子內芯形成的能帶中有高密度的電子態就足夠了。它具有原子間距，該間距允許與不完整的核心能級關聯的能帶中的電子進行交換。如果金屬晶體中的原子間隔太寬，則交換效應太小而不會導致相鄰原子的磁矩對準，晶體將不會顯示出鐵磁性。

對高密度狀態的要求源於Pauli不相容原理原則，該原理禁止具有相同自旋的電子佔據相同的能級。如果電子態的密度相對較小，電子將需要佔據較高的能態，以使所有的電子都具有相同的自旋，如果由於佔據較高能級而引起的能量增加超過由電子交換能引起的能量減少，則該結構將不具有鐵磁性的。