ニッケル自体は磁性があるのに、ニッケルが含有され…

Question

ニッケル自体は磁性があるのに、ニッケルが含有されているｽﾃﾝﾚｽや１０円硬貨は？

素朴な疑問に悩んでいます。ニッケル自体は磁性があるのに、なぜSUS200番台やSUS300番台のオーステナイト系ステンレスは磁石がつかないのでしょうか？
同じような質問を検索し、回答を拝見いたしましたが、やっぱりすっきりしません。加工により変態し組織が変わり磁性を帯びるという事は知っていても、どうして磁石がつかないのかと言う事が今ひとつ解りません。１＋１＝２が理解できないような感じなのです。

仕事でSUS304を多く扱っていますが、こんな事を今更誰にも聞けず困っています。ネット上の検索もさんざんし、ステンレス協会の他鋼材メーカーさんのH・Pもたくさん見ましたが、どこにも書かれていませんでした。

ある鋼材屋さんに聞いたところ、「SUS200番台やSUS300番台はニッケルが入っているから磁石がつかない、フェライト系などはニッケル含有量が微量だから磁石が付く」と言われ、ますます解らなくなりました。磁性のあるニッケルが多く含有されるほど磁性がなくなるなんて・・・
　どなたか解りやすく教えていただけないでしょうか？
よろしくお願いいたします。

Answer

タニシさんの感想に対して　補足します。
2004/12/24付産業新聞社のＷＥＢに、本件に関する記事があります。
Ｍｎ添加はＮｉ添加と比べて、耐食性は劣りますが、
オーステナイト系材料の特長である、非磁性と低温での高靭性は
確保できますから、Ｎｉ高騰の折から、かなりの分野で使われてきており、
特に中国での使用量が多いとのことです。
ぱっと目には区別がつき難いので、
特に海外の素材を使った製品には注意しましょう。

------
結晶組織って面白いですね。例えば炭素も普通の状態では単に炭ですが、
結晶組織が異なるとまったく特性の異なるダイヤモンドになりますものね。

Answer

＞実はJIS規格にはない、輸入の高マンガン材（SUS200番台でもない）でできた商品が、100円ショップなどで安く販売されており

なるほどおもしろいですね。（などと言ってはいけないか）知りませんでした。
マンガンは鉄に対してニッケルとほぼ同様の働きを示しますが、耐食性に関しては全くだめですね。逆にニッケルより良い点として、価格が安い（これが一番）、溶融したときの脱酸剤として働くなどがあります。こっちの目的で、ほとんどの鉄鋼材料に少しは添加されています。
また、おっしゃるように、オーステナイトを安定化する効果もニッケルよりやや強い傾向があります。安いステンレス鋼としても使われますが、非磁性を必要とする用途にはもっと活用していいかも。

Answer

わかりやすく言うと、オーステナイトという組織は、Ｎ極を突き合わせたみたいに磁性を結晶構造の中で打ち消しあっているので、全体としては磁性がない、すなわち非磁性になるということです。ふつう鋼は常温では対心立方格子という結晶構造で磁性を持っているのですが、ニッケルをある程度以上含むと面心立方格子という結晶構造に変身し、この結晶構造が結晶内で原子が磁性を打ち消しあう向きに並んでいるということなのです。

お礼

解りやすいご回答をありがとうございました。
だんだん解ってきました。
今後もよろしくお願いいたします。

2005/08/11 12:12

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Answer

鉄やニッケルは磁性体です。低温側では強磁性、高温側では常磁性です。強磁性は、その名のとおり強い磁性です。常磁性は弱い磁性で、手で磁石を近付けたくらいでは感じられないくらいです。非磁性といっても良いでしょう。温度を上げていって、強磁性から常磁性へ変化する温度をキューリー点と言います。鉄のキューリー点は、770℃です。
　ところで、鉄の結晶構造は、室温ではＢＣＣ（体心立法格子）であり、フェライトと呼ばれます。高温（910℃以上）では、ＦＣＣ（面心立法格子）であり、オーステナイトと呼ばれます。さて、ステンレス鋼のオーステナイトは、高温の結晶構造を室温まで引きずり下ろしたものです。ニッケルなどの合金を添加することにより、本来は高温でしか存在しないはずの状態を室温でも安定化したものです。
　オーステナイト系ステンレス鋼が非磁性（常磁性）であるのは、オーステナイト状態であるからです。少しくらい、ニッケルを入れたくらいでは、オーステナイトに変化しない（フェライトのまま）ので、強磁性のままです。
　オーステナイト系ステンレス鋼が室温でオーステナイトだからといって、外から強い刺激（強加工）を加えると室温での本来のフェライトに戻ってしまうので強磁性になるわけです。
　なお、ＦＣＣかＢＣＣかが直接に磁性に関係するわけではありません。ニッケルはＦＣＣであって、強磁性です。鉄にニッケルを入れすぎると再び強磁性になる配合率（約40％以上）があります。こういう合金は、またステンレスとは別に色々な用途があって使われています。

Answer

金属の結晶配向は調べられましたか？
結晶配向によっては同じニッケルでも少し変わります。
X線回析すると何種類かニッケルの配向が確認出来ると思います。

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