鐵磁性（ferromagnetism）

這就是人人都認識的強磁性：冰箱磁鐵、被磁鐵吸住並且本身也能變成磁鐵的鐵釘。不同於微弱的抗磁性與順磁性，鐵磁性強上數千倍，而且關鍵在於：外加磁場移除後，它仍能保持開啟狀態。在室溫下只有少數幾種元素會有鐵磁性，主要是鐵、鈷、鎳，以及它們的一些合金與化合物。

祕密在於一種稱為交換交互作用（exchange interaction）的量子效應。在這些特定金屬中，相鄰原子磁矩指向相同方向在能量上更有利，因此大量未成對的電子自旋會自發地鎖成平行，完全不需要外加磁場。只要開啟哪怕很小的外場，這種排列就像滾雪球一樣擴大，直到幾乎每個磁矩都指向一致；再加大則達到磁飽和（saturation），此時已無剩餘磁矩可排列。內部磁場對外加磁場的比值就是導磁率（permeability），鐵磁體的導磁率極大，這也是為什麼鐵芯能大幅增強電磁鐵或變壓器。

由於這種排列是協同的鎖定，而非與熱對抗，鐵磁體能保持其磁化，這正是永久磁鐵與磁性記錄之所以可能的原因。但這種協同對溫度很脆弱：加熱超過居禮溫度，交換鎖定就斷裂，材料塌陷回普通的順磁體。一個有用的誠實檢查：這裡的「強」指的是磁矩協同，而非原子個別特殊；鐵和它的鄰居錳有相近的原子磁矩，卻只有鐵擁有讓交換交互作用把它們排齊的晶格間距。