Τα σιδηρομαγνητικά υλικά βασίζονται συνήθως στο στοιχείο σίδηρος και αντιπροσωπεύουν έναν από τους τρεις τύπους μαγνητισμού που βρίσκονται στη φύση, διαφορετικό από τον διαμαγνητισμό και τον παραμαγνητισμό. Τα κύρια χαρακτηριστικά των σιδηρομαγνητών είναι ότι παρουσιάζουν ένα φυσικό μαγνητικό πεδίο χωρίς αυτό να επιβληθεί πρώτα στην ουσία από μια εξωτερική πηγή μαγνητικού πεδίου και το πεδίο είναι, για όλες τις προθέσεις και σκοπούς, μόνιμο. Τα διαμαγνητικά υλικά, αντίθετα, εμφανίζουν ένα ασθενές, επαγόμενο μαγνητικό πεδίο που είναι ακριβώς αντίθετο από αυτό που υπάρχει στον σίδηρο. Τα παραμαγνητικά υλικά περιλαμβάνουν μέταλλα αλουμινίου και πλατίνας, τα οποία μπορούν να προκληθούν να έχουν επίσης ένα ελαφρύ μαγνητικό πεδίο, αλλά χάνουν γρήγορα το αποτέλεσμα όταν αφαιρεθεί το πεδίο επαγωγής.
Το πιο κοινό υλικό στη φύση που παρουσιάζει σιδηρομαγνητικές ιδιότητες είναι ο σίδηρος και αυτή η ιδιότητα είναι γνωστή εδώ και πάνω από 2,000 χρόνια. Άλλες σπάνιες γαίες μπορούν επίσης να παρουσιάσουν σιδηρομαγνητισμό, όπως το γαδολίνιο και το δυσπρόσιο. Τα μέταλλα που δρουν ως σιδηρομαγνητικά κράματα περιλαμβάνουν κοβάλτιο κράμα με σαμάριαμ ή νεοδύμιο.
Το μαγνητικό πεδίο σε έναν σιδηρομαγνήτη επικεντρώνεται σε ατομικές περιοχές όπου τα σπιν ηλεκτρονίων ευθυγραμμίζονται παράλληλα μεταξύ τους, γνωστές ως τομείς. Αυτά τα πεδία είναι έντονα μαγνητικά, αλλά τυχαία διασκορπισμένα σε όλο το μεγαλύτερο μέρος του ίδιου του υλικού, γεγονός που του δίνει έναν συνολικό αδύναμο ή ουδέτερο φυσικό μαγνητισμό. Λαμβάνοντας τέτοια φυσικά μαγνητικά πεδία και εκθέτοντάς τα σε μια εξωτερική μαγνητική πηγή, οι ίδιοι οι τομείς θα ευθυγραμμιστούν και το υλικό θα διατηρήσει ένα ομοιόμορφο, ισχυρό και ανθεκτικό μαγνητικό πεδίο. Αυτή η αύξηση του γενικού μαγνητισμού μιας ουσίας είναι γνωστή ως σχετική διαπερατότητα. Η ικανότητα του σιδήρου και των σπάνιων γαιών να διατηρούν αυτήν την ευθυγράμμιση των περιοχών και τον γενικό μαγνητισμό είναι γνωστή ως υστέρηση.
Ενώ ένας σιδηρομαγνήτης διατηρεί το πεδίο του όταν αφαιρεθεί το επαγωγικό μαγνητικό πεδίο, διατηρείται μόνο σε ένα κλάσμα της αρχικής ισχύος με την πάροδο του χρόνου. Αυτό είναι γνωστό ως παραμονή. Η παραμονή είναι σημαντική για τον υπολογισμό της ισχύος των μόνιμων μαγνητών με βάση τον σιδηρομαγνητισμό, όπου χρησιμοποιούνται σε βιομηχανικές και καταναλωτικές συσκευές.
Ένας άλλος περιορισμός όλων των συσκευών σιδηρομαγνήτη είναι ότι η ιδιότητα του μαγνητισμού χάνεται τελείως σε ένα συγκεκριμένο εύρος θερμοκρασίας που είναι γνωστό ως θερμοκρασία Κιουρί. Όταν ξεπεραστεί η θερμοκρασία Κιουρί για έναν σιδηρομαγνήτη, οι ιδιότητές του αλλάζουν σε αυτές ενός παραμαγνήτη. Ο νόμος Curie της παραμαγνητικής επιδεκτικότητας χρησιμοποιεί τη συνάρτηση Langevin για να υπολογίσει τη μεταβολή στις σιδηρομαγνητικές σε παραμαγνητικές ιδιότητες σε γνωστές συνθέσεις υλικών. Η αλλαγή από τη μια κατάσταση στην άλλη ακολουθεί μια προβλέψιμη, αυξανόμενη, παραβολικού σχήματος καμπύλη καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται. Αυτή η τάση του σιδηρομαγνητισμού να εξασθενεί και τελικά να εξαφανίζεται καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία είναι γνωστή ως θερμική ανάδευση.
Το ηλεκτρικό βουητό που ακούγεται σε έναν μετασχηματιστή χωρίς κινούμενα μέρη οφείλεται στη χρήση ενός σιδηρομαγνήτη και είναι γνωστό ως μαγνητοσυστολή. Αυτή είναι μια απόκριση του σιδηρομαγνήτη στο επαγόμενο μαγνητικό πεδίο που δημιουργείται από το ηλεκτρικό ρεύμα που τροφοδοτείται στον μετασχηματιστή. Αυτό το επαγόμενο μαγνητικό πεδίο αναγκάζει το φυσικό μαγνητικό πεδίο της ουσίας να αλλάξει ελαφρά κατεύθυνση για να ευθυγραμμιστεί με το εφαρμοζόμενο πεδίο. Είναι μια μηχανική απόκριση του μετασχηματιστή στο εναλλασσόμενο ρεύμα (AC), το οποίο εναλλάσσεται συνήθως σε κύκλους 60 hertz, ή 60 φορές ανά δευτερόλεπτο.
Η προηγμένη έρευνα που χρησιμοποιεί ιδιότητες σιδηρομαγνήτη έχει πολλές συναρπαστικές πιθανές εφαρμογές. Στην αστρονομία, ένα σιδηρομαγνητικό υγρό σχεδιάζεται ως μια μορφή υγρού καθρέφτη που θα μπορούσε να είναι πιο λείος από τους γυάλινους καθρέφτες και να δημιουργηθεί με ένα κλάσμα του κόστους για τηλεσκόπια και διαστημικούς ανιχνευτές. Το σχήμα του καθρέφτη θα μπορούσε επίσης να αλλάξει με την ανακύκλωση ενεργοποιητών μαγνητικού πεδίου σε κύκλους ενός kilohertz.
Ο σιδηρομαγνητισμός έχει επίσης ανακαλυφθεί σε συνδυασμό με την υπεραγωγιμότητα σε συνεχιζόμενη έρευνα που διεξήχθη το 2011. Μια ένωση νικελίου και βισμούθιου, το Bi3Ni, κατασκευασμένο σε κλίμακα νανομέτρων, ή το ένα δισεκατομμυριοστό του μέτρου, παρουσιάζει ιδιότητες διαφορετικές από αυτές της ίδιας ένωσης σε μεγαλύτερα δείγματα . Οι ιδιότητες του υλικού σε αυτή την κλίμακα είναι μοναδικές, καθώς ο σιδηρομαγνητισμός συνήθως ακυρώνει την υπεραγωγιμότητα και οι πιθανές χρήσεις του εξακολουθούν να διερευνώνται.
Η γερμανική έρευνα σε ημιαγωγούς που κατασκευάζονται πάνω σε έναν σιδηρομαγνήτη περιλαμβάνει την ένωση γάλλιο μαγγάνιο αρσενικό, GaMnAs. Αυτή η ένωση είναι γνωστό ότι έχει την υψηλότερη θερμοκρασία Κιουρί από οποιονδήποτε άλλο ημιαγωγό σιδηρομαγνήτη, των 212° Fahrenheit (100° Κελσίου). Τέτοιες ενώσεις ερευνώνται ως μέσο δυναμικής ρύθμισης της ηλεκτρικής αγωγιμότητας των υπεραγωγών.