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1、 第四章 磁粉检验测试（MT)利用利用磁粉的聚集显示磁粉的聚集显示铁磁性材料及其工件铁磁性材料及其工件表面表面缺陷及缺陷及近近表面表面缺陷的无损检测的新方法。缺陷的无损检测的新方法。一一 概念概念二二 特点特点1.直观显示缺陷直观显示缺陷的形状、位置和大小，并能大致确定的形状、位置和大小，并能大致确定缺陷缺陷的的性质性质。2.检测检验测试灵敏度高灵敏度较高，可检出宽度仅为，可检出宽度仅为0.1m的表面裂纹。的表面裂纹。3.应用场景范围广。应用场景范围广。4.工艺简单，检测速度快，成本低。工艺简单，检测速度快，成本低。磁粉检验测试可对原材料、半成品、成品工件和在役的零磁粉检验测试可对原材料、半成品、成品工件和在役的零部件检测探伤
2、还可对部件检测探伤，还可对板材板材、型材型材、管材管材、棒材棒材、焊接件焊接件、铸钢件铸钢件及及锻钢件锻钢件进行仔细的检测。进行仔细的检测。三三 适合使用的范围适合使用的范围 马氏体不锈钢马氏体不锈钢和和析出强化不锈钢析出强化不锈钢拥有磁性，可进行具有磁性，可进行MT。MT可发现裂纹、夹杂、发纹、白点、折叠、冷隔和疏松可发现裂纹、夹杂、发纹、白点、折叠、冷隔和疏松等缺陷。等缺陷。MT不能不能检测检测奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢材料和用奥氏体不锈钢焊条材料和用奥氏体不锈钢焊条焊接的焊缝，也不能检测焊接的焊缝，也不能检测铜铜、铝铝、镁镁、钛钛等等非磁性材料非磁性材料。对于表面浅的划伤、埋藏较深的孔洞和与工件表面夹角小对于表
3、面浅的划伤、埋藏较深的孔洞和与工件表面夹角小于于20的分层和折叠难以发现。的分层和折叠难以发现。第一节第一节 磁粉探伤的基础原理磁粉探伤的基础原理一一 磁粉探伤中的相关物理量磁粉探伤中的相关物理量磁性磁性：磁铁能够：磁铁能够吸引铁磁性材料吸引铁磁性材料的性质叫磁性。的性质叫磁性。磁体磁体：凡能够：凡能够吸引其他铁磁性材料吸引其他铁磁性材料的物体叫磁体。的物体叫磁体。磁极磁极：靠近磁铁两端磁性特别强吸附磁粉特别多的区：靠近磁铁两端磁性特别强吸附磁粉特别多的区域称为磁极。域称为磁极。每一小块磁体总有每一小块磁体总有两个磁极两个磁极。磁化磁化：使原来没有磁性的物体：使原来没有磁性的物体得到磁性得到磁
4、性的过程叫磁化。的过程叫磁化。二二 退磁场和漏磁场退磁场和漏磁场1 1 退磁场退磁场退磁场退磁场 把铁磁性材料磁化时，由把铁磁性材料磁化时，由材料中磁极所产生的磁场材料中磁极所产生的磁场称为退磁场称为退磁场，它对外加磁场有削弱作用，用符号，它对外加磁场有削弱作用，用符号H表表示。示。2 2 漏磁场漏磁场漏磁场漏磁场 铁磁性材料磁化后，在不连续性处或磁路的截面变化铁磁性材料磁化后，在不连续性处或磁路的截面变化处，磁感应线离开和进入表面时形成的磁场。处，磁感应线离开和进入表面时形成的磁场。3 3 漏磁场对磁粉的作用力漏磁场对磁粉的作用力漏磁场对磁粉的作用力漏磁场对磁粉的作用力 利用利用磁化材料磁化
5、材料或工件或工件表面的表面的漏磁场漏磁场吸引吸引磁粉颗粒磁粉颗粒或或磁悬液中的磁粉颗粒，使其在具有磁悬液中的磁粉颗粒，使其在具有较强漏磁场的位置较强漏磁场的位置聚聚集集，从而形成，从而形成磁痕磁痕达到达到显示缺陷显示缺陷的效果。的效果。三三 检测原理检测原理三 影响漏磁场的因素（1 1）外加磁场强度的影响）外加磁场强度的影响）外加磁场强度的影响）外加磁场强度的影响缺陷的漏磁场大小与缺陷的漏磁场大小与工件磁化程度工件磁化程度有关。有关。当铁磁性材料的当铁磁性材料的磁感应强度磁感应强度达到达到饱和值的饱和值的80%左右时，漏磁场便会迅速左右时，漏磁场便会迅速增大增大。（2 2）缺陷位置及形状的影响
6、缺陷位置及形状的影响）缺陷位置及形状的影响）缺陷位置及形状的影响 a a 缺陷埋藏深度的影响缺陷埋藏深度的影响缺陷埋藏深度的影响缺陷埋藏深度的影响b b 缺陷方向的影响缺陷方向的影响缺陷方向的影响缺陷方向的影响c c 缺陷深宽比的影响缺陷深宽比的影响缺陷深宽比的影响缺陷深宽比的影响（3 3）工件表面覆盖层的影响）工件表面覆盖层的影响）工件表面覆盖层的影响）工件表面覆盖层的影响（4 4）工件材料及状态的影响）工件材料及状态的影响）工件材料及状态的影响）工件材料及状态的影响 晶粒大小的影响晶粒大小的影响 含碳量的影响含碳量的影响 热处理的影响热处理的影响 合金元素的影响合金元素的影响 冷加工的影
7、响冷加工的影响第二节第二节 磁化过程磁化过程铁磁性材料铁磁性材料铁磁性材料铁磁性材料1 1 磁畴磁畴磁畴磁畴 在铁磁质中，相邻铁原子中的电子间存在着非常强的交换耦合作在铁磁质中，相邻铁原子中的电子间存在着非常强的交换耦合作在铁磁质中，相邻铁原子中的电子间存在着非常强的交换耦合作在铁磁质中，相邻铁原子中的电子间存在着非常强的交换耦合作用，这个相互作用促使相邻原子中电子磁矩平行排列起来，形成一个用，这个相互作用促使相邻原子中电子磁矩平行排列起来，形成一个用，这个相互作用促使相邻原子中电子磁矩平行排列起来，形成一个用，这个相互作用促使相邻原子中电子磁矩平行排列起来，形成一个自发磁化达到饱和状态的微小
8、区域，这些自发磁化的微小区域，称为自发磁化达到饱和状态的微小区域，这些自发磁化的微小区域，称为自发磁化达到饱和状态的微小区域，这些自发磁化的微小区域，称为自发磁化达到饱和状态的微小区域，这些自发磁化的微小区域，称为磁畴。磁畴。磁畴。磁畴。uu 在没有另外加磁场作用时，在没有另外加磁场作用时，铁磁性材铁磁性材料内各磁畴的磁矩方向相互抵消，对外料内各磁畴的磁矩方向相互抵消，对外显显 示不出磁性，如图所示。示不出磁性，如图所示。一个典型的磁畴宽度约为一个典型的磁畴宽度约为10-3cm，体积约为体积约为10-9cm3，内部大约含有，内部大约含有1014个磁个磁性原子。性原子。a）不显示磁性；）不显示磁性；
9、b）磁化）磁化 c）保留一定剩磁）保留一定剩磁 当把铁磁性材料放到外加磁场中去时，磁畴就会受到外加磁当把铁磁性材料放到外加磁场中去时，磁畴就会受到外加磁场的作用，一是使磁畴场的作用，一是使磁畴磁矩转动磁矩转动，二是使，二是使畴壁发生位移畴壁发生位移，最后全，最后全部磁畴的磁矩方向转向与部磁畴的磁矩方向转向与外加磁场方向一致外加磁场方向一致，铁磁性材料被磁化，铁磁性材料被磁化，显示出很强的显示出很强的磁性磁性。永久磁铁中的磁畴永久磁铁中的磁畴，在，在一个方向上占优势一个方向上占优势，因而形成，因而形成N和和S极，极，能显示出能显示出很强的磁性很强的磁性。在在高温情况高温情况下，磁体中分子热运动会
10、下，磁体中分子热运动会破坏磁畴破坏磁畴的的有规则排列有规则排列，使磁体的，使磁体的磁性削弱磁性削弱。超过某一温度后，磁体的磁性也就全部消失而呈现顺磁性，实。超过某一温度后，磁体的磁性也就全部消失而呈现顺磁性，实现了材料的现了材料的退磁退磁。铁磁性材料在此温度以上不能再被外加磁场磁化，并将。铁磁性材料在此温度以上不能再被外加磁场磁化，并将失去原有的磁性的临界温度称为失去原有的磁性的临界温度称为居里点居里点或或居里温度居里温度。从居里点以上的高温。从居里点以上的高温冷却下来时，只要没有外磁场的影响，材料仍然处于退磁状态。冷却下来时，只要没有外磁场的影响，材料仍然处于退磁状态。铁铁磁性材料的居里点磁
11、性材料的居里点材材材材 料料料料居里点（居里点（居里点（居里点（）铁铁铁铁镍镍镍镍钴钴钴钴铁铁铁铁，硅，硅，硅，硅5%5%铁铁铁铁，铬铬铬铬10%10%铁铁铁铁，锰锰锰锰4%4%铁铁铁铁，钒钒钒钒6%6%815磁场方向与发现缺陷的关系磁场方向与发现缺陷的关系磁化过程磁化过程 工件磁化时，当磁场方向与缺陷延伸工件磁化时，当磁场方向与缺陷延伸方向方向垂直垂直时，缺陷处的漏磁场最大，检时，缺陷处的漏磁场最大，检测测灵敏度最高灵敏度最高。一一 磁化方法磁化方法1 周向磁化周向磁化 给给工件直接通电工件直接通电，或者使电流
12、通过，或者使电流通过平行于工件轴向放置平行于工件轴向放置的导体的导体的磁化方法，旨在工件中建立一个环绕工件周向并的磁化方法，旨在工件中建立一个环绕工件周向并与工件轴向垂直的闭合磁场，用于发现与与工件轴向垂直的闭合磁场，用于发现与电流方向平行的电流方向平行的缺陷缺陷。直接通电法直接通电法中心导体法中心导体法（1）触头法触头法 用两个电极触头将磁化电流导入被检工件进行局部用两个电极触头将磁化电流导入被检工件进行局部磁化的方法。磁化的方法。（2）平行电缆法平行电缆法 它可用于它可用于发现与电缆平行的缺陷发现与电缆平行的缺陷。实际检验测试中，可用。实际检验测试中，可用于能承受压力的容器焊缝，特别是于能承受压力的容器焊缝，特别
13、是角焊缝角焊缝中的中的纵向缺陷纵向缺陷的检测。的检测。（二）（二）纵向磁化纵向磁化 是指将是指将电流通过环绕工件的线圈电流通过环绕工件的线圈，工件中的磁力线，工件中的磁力线平行于线圈的中心轴线。用于发现与平行于线圈的中心轴线。用于发现与工件或焊缝轴线垂工件或焊缝轴线垂直的缺陷直的缺陷。电磁轭整体磁化电磁轭整体磁化电磁轭：电磁轭：绕有螺线管线圈的绕有螺线管线圈的形铁芯形铁芯 整个工件置于磁轭法产生的纵向磁整个工件置于磁轭法产生的纵向磁场中进行磁化的方法，叫场中进行磁化的方法，叫整体磁轭法整体磁轭法。这种方法可用于发现与工件轴向这种方法可用于发现与工件轴向垂直垂直或或与轴向与轴向夹角大于夹角大于4
14、545的缺陷的缺陷。整体磁轭。整体磁轭法主要在法主要在固定式磁粉检验测试机固定式磁粉检验测试机上的磁轭中上的磁轭中进行，适用于大批量中、小工件的检测。进行，适用于大批量中、小工件的检测。（1）整体磁轭法整体磁轭法1.磁轭法磁轭法 利用利用便携式磁轭便携式磁轭或或永永久磁轭久磁轭产生的纵向磁场，产生的纵向磁场，对工件表面局部区域进行对工件表面局部区域进行磁化的方法，称为局部磁磁化的方法，称为局部磁轭法。这种方法大多数都用在轭法。这种方法大多数都用在检出检出与两磁极连线垂直的与两磁极连线）局部磁轭法局部磁轭法采用局部磁轭法时，对同一部位，应作相互垂直的采用局部磁轭法时，对同一部位，应作相互垂
15、直的两次磁两次磁化化，防止漏检防止漏检。电磁轭局部磁化电磁轭局部磁化（2）线圈法）线圈法管道的局部纵向磁化管道的局部纵向磁化 将工件置于通电螺线将工件置于通电螺线管线圈内，用线圈内的管线圈内，用线圈内的纵向磁场进行磁化的方纵向磁场进行磁化的方法，称为线圈法。它有法，称为线圈法。它有利于利于检出与线圈轴线垂检出与线圈轴线垂直的缺陷直的缺陷。（三）（三）复合磁化复合磁化 是指通过复合磁化，在工件中产生一个大小和方向随是指通过复合磁化，在工件中产生一个大小和方向随时间成时间成圆形圆形、椭圆形椭圆形或或螺旋形轨迹变化的磁场螺旋形轨迹变化的磁场。因为磁场。因为磁场的方向在工件上不断地变化着，所以可发现工
16、件上的方向在工件上不断地变化着，所以可发现工件上多个方多个方向的缺陷向的缺陷。由两个参数相同的单磁轭构成。两个单磁轭的由两个参数相同的单磁轭构成。两个单磁轭的交叉角度为交叉角度为9090，并分别通以相位差为，并分别通以相位差为=90=90、幅值相等的、幅值相等的正弦交流电正弦交流电，于，于是在是在4 4个磁极所在的被探工件表面上产生随时间而一直在变化的个磁极所在的被探工件表面上产生随时间而一直在变化的旋转旋转磁场磁场。交叉磁轭交叉磁轭交叉磁轭旋转磁场交叉磁轭旋转磁场二二 选择磁化方法应考虑的因素选择磁化方法应考虑的因素（1）工件尺寸大小）工件尺寸大小（2）工件的外形结构）工件的外形结构（3）工件的表面状态）工件的表面状态（4）根据工件过去断裂的情况和个部位的应）根据工件过去断裂的情况和个部位的应力分布，分析可能会产生缺陷的部位和方向，力分布，分析可能会产生缺陷的部位和方向，选择正真适合的磁化方法。选择正真适合的磁化方法。1 概念概念三三 磁化规范磁化规范 把工件在磁化时选择把工件在磁化时选择磁化方法磁化方法和和磁化电流磁化电流等应遵循的原则等应遵循的原则称为称为磁化规范磁化规范。被检工件详细情况、检测
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