磁粉检测-第一章 物理基础-3
第一章 磁粉检测的物理基础
无限长螺管线圈L>>D
内部磁场分布均匀，并且磁场 只存在于线圈内部，磁力线方向 与线圈的中心轴线平行。
3钢管通电法磁化 用交流和直流电磁化同一钢管时，钢管内部H=0，B=0， 钢管内部没有磁场存在，磁场是从钢管内壁到表面逐渐 上升到最大值。 设管内外半径分别为R1和R2，通直流电磁化，由安培环 路定律得
3）工件表面覆盖层的影响
4）工件材料及状态的影响 晶粒大小的影响 含碳量的影响 合金元素的影响 冷加工的影响
热处理的影响
5退磁场
(1 )退磁场定义
把铁磁性材料磁化时，由材料中磁极所产生的磁场称为退磁 场，它对外加磁场有削弱作用，用符号ΔH表示。 退磁场与材料的磁化强度成正比。 H N M
1 N (
Ho
o 1)
如果工件的截面为非圆形，设截面面积为S，则有效直径为：
D2 S
工件正常组织结构或 外形的任何间断
1.2磁粉检测基本原理和特点
(1)磁粉检测基本原理
其基本原理是，铁磁性材料工件被
磁化后，由于不连续的存在，使 工件表面和近表面的磁力线发生 局部畸变而产生漏磁场，吸附施 加在工件表面的磁粉，在合适的 光照下形成目视可见的磁痕，从 而显示出不连续的位置、大小、 形状和严重程度。
ΔH―退磁场 (2) 有效磁场
M―磁化强度 N―退磁因子
铁磁性材料磁化时，只要在工件上产生磁极，就会产生退磁场， 它削弱了外加磁场，所以工件上的有效磁场用H表示，等于外加 磁场减去退磁场。其数学表达式为：
H H o H
H―有效磁场（A/m）Ho―外加磁场（A/m） ΔH―退磁场（A/m）
局限性：
1）只能适用于检测铁磁性金属材料。 2）只能用于检测工件表面和近表面缺陷，不能检 出埋藏较深的内部缺陷。 3）难于定量缺陷的深度。 4）通常都用目视法检查缺陷，磁痕的判断和解释 需要有技术经验和素质。
磁粉检测全部+讲解学习
磁粉检测全部+讲解学习第⼀章绪论1.1、能形成磁粉显⽰的零件结构或形状上的间断叫做---------不连续性1.2、磁粉检测与渗透检测元件检测主要区别是---------检测原理不同1.3、以下关于磁敏元件检测法的叙述中，正确的是--------- 磁敏元件检测法获得不连续性（包括缺陷）深度的信息。
1.4、磁粉检测在下列哪种缺陷的检测不可靠--------埋藏的很深的⽓孔，⼯件表⾯浅⽽宽的划伤，针孔状的缺陷和延伸⽅向与磁感应线⽅向夹⾓⼩于20度⾓的缺陷。
1.5、磁粉检测优于涡流检测的地⽅--------能直观的显⽰出缺陷的位置、形状、⼤⼩和严重程度-。
1.6、磁粉检测优于渗透检测的地⽅---------能检出表⾯夹有外来材料的表⾯不连续性；对单个零件检测快，可检出近表⾯的不连续性。
1.7、承压设备对铁磁性材料⼯件表⾯和近表⾯缺陷的检测宜优先选择磁粉检测，主要是因为---------磁粉检测对铁磁性材料攻坚的表⾯和近表⾯缺陷具有很⾼的灵敏度，可发现微⽶级宽度的⼩缺陷。
1.8、对检测有⾊⾦属管⼦表⾯缺陷最合适的⽅法是---------涡流法。
1.9、被磁化的⼯件表⾯有⼀裂纹，使裂纹吸引磁粉的原因是------漏磁场。
1.10、漏磁场检测的试件必须具备的条件是--------- 试件有磁性。
1.15、通常把影响⼯件使⽤的不连续性称为缺陷，所以不连续性和缺陷的概念不是不同的。
1.16、磁粉检测和检测元件检测都属于漏磁场检测。
1.17、磁粉检测的基础是不连续性处漏磁场与磁粉的磁相互作⽤。
1.18、磁粉检测可以检测沉淀硬化不锈钢材料，不能检测奥⽒体不锈钢材料1.19、采⽤磁敏元件检测⼯件表⾯的漏磁场时，探测的灵敏度和检查速度及⼯件⼤⼩⽆关。
1.20、如果被磁化的试件表⾯存在裂纹，使裂纹产⽣漏磁场的原因是磁⼒线的不连续性导致磁⼒线发⽣弯曲。
1.21、磁粉检测对铁磁性材料表⾯开⼝⽓孔的检测灵敏度要低于渗透检测。
磁粉检测基础知识及原理 ppt课件
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磁力线
（b）具有机加工槽的条形磁铁产生的漏磁场
（c）纵向磁化裂纹产生的漏磁场
条形磁铁的磁力线分布
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（a）马蹄形磁铁被校直成条形磁铁后N极和S极的位置 8
磁力线在每点的切线方向代表磁场的方向，磁力线 的疏密程度反映磁场的大小。
磁力线具有以下特性： • 磁力线是具有方向性的闭合曲线。在磁体内，磁力线是由S极
磁粉检测在压力容器定期检验中的重要性
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2 磁粉探伤的物理基础
2.1 磁粉探伤中的相关物理量
2.1.1 磁的基本现象
磁性、磁体、磁极、磁化
磁性：磁铁能够吸引铁磁性材料的性质叫磁性。
磁体：凡能够吸引其他铁磁性材料的物体叫磁体。
磁极：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。
和利用检测元件探测漏磁场。其区别在于，磁粉探伤是利用铁磁性
粉末－磁粉，作为磁场的传感器，即利用漏磁场吸附施加在不连续
性处的磁粉聚集形成磁痕，从而显示出不连续性的位置、形状和大
小。利用检测元件探测漏磁场的磁场传感器有磁带、霍尔元件、磁
敏二极管和感应线圈等。
利用检测元件检测漏磁场：录磁探伤法、感应线圈探伤法、霍
马氏体不锈钢和沉淀硬化不锈钢具有磁性，可进行MT。 MT可发现裂纹、夹杂、发纹、白点、折叠、冷隔和疏松等缺陷。
磁粉检测程序
磁粉检测的七个程序是：
(1)预处理；
(2)磁化；
(3)施加磁粉或磁悬液；(4)磁痕的观察与记录；
(5)缺陷评级；
(6)退磁；
(7)后处理。
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局限性：
MT不能检测奥氏体不锈钢材料和用奥氏体不锈钢焊条 焊接的焊缝，也不能检测铜、铝、镁、钛等非磁性材料。 对于表面浅的划伤、埋藏较深的孔洞和与工件表面夹角 小于20°的分层和折中国工业检验检测网
磁粉检测技术概述
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磁粉检测
目录
3 磁粉检测基础理论
3.1 概述 3.2 物理基础 3.3 磁化方法和规范
4 设备与器材
5 检测工艺与应用
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磁粉检测
§3.1 概述
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磁粉检测
一、磁粉检测检测原理
铁磁材料被磁化后，由于不连续性的存在，使工件表 面和近表面的磁力线发生局部畸变而形成漏磁场，吸 附施加在工件表面的磁粉，在适当的光照下形成目视 可见的磁痕，从而显示不连续性的位置、大小、形状 和严重程度。
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磁粉检测
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磁粉检测
陶旺斌，宋凯，标准环形试块的漏磁场和磁粉受 力分析，无损检测，2007.6 康宜华， 数字化磁性无损检测技术，机械工业出 版社，2006.10. 徐章遂，裂纹漏磁定量检测原理与应用，国防工 业出版社，2005.9
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磁粉检测
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磁粉检测
部分检测结果
非荧光法
非荧光法
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荧光法
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荧光法
磁粉检测
二、磁粉检测的发展简史
早在春秋战国时期，我国劳动人民就发现了磁 石吸铁现象，并在此基础上发明了指南针，最 早应用于航海业。
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磁粉检测
1922年，美国人Hoke发现被磨削下来的铁屑经 常在工件（磁性夹具夹持）上形成一定的花样 ，花样总是与工件上的表面裂纹形状一致。他 提出了利用这一现象检验工件表面裂纹。 左图为1928年英国 Equipment and Engineering 公司设计的检测设备
磁粉基础-PPT精选
对闭合曲面来说，一般规定取向外的指向为正法线的指向，这 样，磁感应线从闭合面穿出处的磁通量为正，穿入处的磁通量为负。 由于磁感应线是闭合线，因此穿入闭合曲面的磁感应线数必然等于 穿出闭合曲面的磁感应线数，所以通过任一闭合曲面的总磁通量必 然为零，即
利用检测元件检测漏磁场：录磁探伤法、感应线圈探伤法、霍 尔元件检测法、磁敏二极管探测法。
1.2 磁粉探伤 Magnetic Particle Testing，简称 MT
基本原理是：
铁磁性材料和工件被磁化后，由于 不连续性的存在，使工件表面和近表 面的磁力线发生局部畸变而产生漏磁 场，吸附施加在工件表面的磁粉，形 成在合适光照下目视可见的磁痕，从 而显示出不连续性的位置、形状和大
电流元所激发的磁感应强度
式中，dl表示在载流导体上沿电流方向所取的 线元，I为导线中的电流，r是从电流元所在点到P 点的矢量r的大小，
0 4107 H/m，称为真空磁导率，dB的 方向垂直于Idl与r组成的平面，指向为由Idl经小 于π的角度转向r时右螺旋前进的方向， 如上图所
示。
（2）载流长直导体的磁场
区域称为磁极。 每一小块磁体总有两个磁极。
磁化：使原来没有磁性的物体得到磁性的过程叫磁 化。
2.1.2 磁场和磁力线 磁场：具有磁性作用的空间
磁场的特征、显示和磁力线 磁场的特征：是对运动的电荷（或电流）具有作 用力，在磁场变化的同时也产生电场。
磁场的显示：磁场的大小、方向和分布情况，可 以利用磁感应线来表示。
B dS 0
s
上式称为磁场的高斯定理，是电磁场理论的基本方程之一。该定 理说明，磁场是涡旋场，其磁感应线无头无尾，恒是闭合的。
磁粉检测1级教材第一部分：基本知识和原理
磁粉检测第一部分基本知识和原理1.1磁现象细小的铁钉或铁丝能被磁铁吸引，这一现象大家在现实生活中都遇到过。
按照物理学的说法，就是磁铁附近存在一个磁场，铁钉或铁丝被吸引是在磁场中受到力的作用。
进一步观察可以发现：细小的铁钉或铁丝总是被吸引在磁铁的端部，这个端部叫磁铁的极，其中一端是北极（N极），另一端是南极（S级）。
当两个磁铁的端部接近时，如果是同极，就会相互排斥，如果是异极，就会相互吸引（图1-1）。
图1-1磁铁的极1.3磁场通俗地说，磁场就是有磁力作用的空间。
假设把小磁针放在磁铁的附近的不同位置，可以发现，不同位置上磁针受的力的大小是不同的，也就是说，空间各点的磁场强弱是不同的。
此外，磁场中同一位置的小磁针的两极会指向确定的方向；而在不同位置上，小磁针静止时指的方向却不一定相同。
这说明磁场是有方向性的。
1.4磁感应线（磁力线）由于磁场看不见，理解和描述它都有一些困难，于是物理学家提出了磁感应线（磁力线）的概念，用磁感应线（磁力线）可以形象地描述磁场。
需要说明一下，在一般描述磁场时，我们经常混用磁感应线和磁力线。
但是如果牵涉到描述铁磁介质的感应磁场时，对两者就需要仔细区别了，这种情况后面会遇到。
另外还必须强调，磁感应线（磁力线）是人为假想的曲线，不是客观存在于磁场中的真实曲线。
1.5磁感应线（磁力线）的性质为了能够确切描述磁场，物理学家规定，磁感应线（磁力线）具有以下性质：1、磁感应线（磁力线）具有方向，曲线上任意一点的切线的方向即表示该点的磁场方向；2、磁感应线（磁力线）的疏密程度表示磁场的强弱；3、磁感应线（磁力线）是连续的闭合曲线，永不中断。
4、任意两条磁感应线（磁力线）永不相交。
5、在磁体外部，磁感应线（磁力线）由N 极（北极）出来，进入S 极（南级）；在磁体内部，磁感应线（磁力线）的方向由S极指向N 极。
1.6用磁感应线（磁力线）描述永久磁铁的磁场图1-2显示了条形磁铁和蹄形磁铁的磁力线。
磁粉基础知识Word版
磁粉检测第一章绪论1.1磁粉检测的发展简史和现状1.2漏磁场检测分类磁粉检测是利用漏磁场原理进行检测的。
漏磁场：铁磁材料被磁化后，在不连续性处或磁路截面变化处，磁感应先离开和进入工件表面形成的磁场称为漏磁场。
所谓不连续性，就是工件正常组织结构或外形的任何间断，这种间断可能也可能不影响工件的使用性能。
缺陷：通常把影响工件使用性能的不连续性称为缺陷。
缺陷包含于不连续性，所有不连续性并不一定是缺陷，只有影响工件使用性能的不连续性才是缺陷。
漏磁场检测：利用某种传感器件，直接对漏磁场进行检测的方法。
漏磁场检测分为磁粉检测与检测元件检测。
二者的区别就是磁场的传感器不同。
磁粉检测--磁粉（铁磁性粉末）检测元件检测--磁带、霍尔元件、磁敏二极管或感应线圈1、磁粉检测（MT）磁粉检测法：用磁粉作为漏磁场的检测介质，利用磁化后工件缺陷处漏磁场吸引磁粉形成的磁痕显示，从而确定缺陷存在的一种检测方法。
（1）磁粉检测原理①（条件）铁磁材料被磁化后，②(原因)由于不连续性的存在，③(后果)在工件表面和近表面的磁力线发生畸变而产生漏磁场，吸附施加在工件表面的磁粉，④(现象)在合适的光照下形成目视可见的磁痕，从而显示出不连续性的位置、大小、形状和严重程度。
（2）磁粉检测的适用范围1）适用于铁磁材料。
不适用于非铁磁材料和奥氏体不锈钢。
2）适用于检测表面和近表面缺陷，如裂纹、夹杂、发纹、白点、折叠、冷隔和疏松等缺陷，缺陷显现直观，可以一目了然地观察到它的形状、大小和位置。
根据缺陷的形态及加工特点，还可以大致确定缺陷是什么性质（裂纹、非金属夹杂、气孔等）。
不适用于检测宽而浅的划痕、针孔状缺陷、埋藏较深的内部缺陷和延伸方向与磁力线方向夹角小于20°的缺陷。
？3）适用于未加工的原材料（如钢坯），加工后的半成品、成品及在役或使用中的零部件。
4）适用于管材、棒材、板材、型材和锻钢件、铸钢件和焊接件。
所以标准规定的适用范围1 范围JB/T 4730的本部分规定了承压设备磁粉检测方法及质量分级要求。
磁粉检测I级题库4栏
× )减小退所× )交流电比周向(×)但× )在外侧× ) )的磁场。
○ )( ○ )漏磁○ )( × )左右时，( ○ )( ○ )被( ×(○)所以荧( × )即( ○ )○ )由于○ )○ )○ )○ )(×)50μm，。
( ○ )倍。
( ○ )A型灵C其参数更○ )痕显示。
而伪如( ○ )× )铁锈等附则应( ○ )具有 ( ○ )○ )○ )标标四个1.5mm。
标)标( × )标× )标，黑光的，中心× )标○ )标标(×)标除另有标( × )标)标通．居里点．转向点．磁矩．畴壁会．抗磁性．铁磁性磁滞回线感应曲线( C )程度：软磁材料( D ) ．高剩磁高磁导率低磁导率．剩磁场峰值；平均值．交流电( B ) 内部缺陷( D )．直流电磁粉数目沉淀浓度错误陷漏检过度背景是否适M1型M型A1-15/50( D )要( D )误的是：1~3来自)或铝棒纵向退磁关闭电流磁粉前粉过程中标，检测500～600A 400～500A标范公式用于：圈磁化标下列可获标14×1200mm，根据至少应为：636A．424A标所用．500LxμW/cm2标通．1000Lx而且越标连，其1s～标准应进应进标准件可用交流电退磁。
D. 无论哪种退磁方法，退磁时电流与磁场的方向和大小的变化必须换向和衰减同时进行。
9.39 下列关于退磁的叙述中，不符合JB/T4730.4-2005标准的是：( D )A. 采用交流退磁时，可将交流电直接通过工件并逐步将电流减到零。
B. 采用直流退磁时，应不断改变电流方向，并逐渐减小到零。
C. 大型工件可采用缠绕电缆线圈分段退磁。
D. 退磁是否达到要求，应按产品技术条件规定，若没有规定具体数值，则剩磁应不大于140A/m。
9.40 对在用承压设备进行磁粉检测时，JB/T4730.4-2005标准没有规定应进行荧光磁粉检测的情况是：( A )A. 表面比较粗糙的部位B. 制造时采用高强钢材料C. 采用对裂纹敏感的材料D. 有可能发生应力腐蚀裂纹的场合9.41 对在用承压设备进行磁粉检测时，JB/T4730.4-2005标准规定了应采用荧光磁粉检测的情况，下面所列原因中错误的是：( D )A. 承压设备表面清理困难，工件表面色泽与非荧光磁粉对比度低。
磁粉检测
2.2 磁粉检测方法分类
图3-8 荧光法
2.2 磁粉检测方法分类
按介质种类分类
图3-9 非荧光法
2.2 磁粉检测方法分类
(1)干法 干法采用特制的干燥磁粉，利用空气作分散介质，将磁 粉施加在已被磁化的工件表面，工件上的缺陷漏磁场将吸附磁粉 形成缺陷的磁粉显示图像，如图3-10所示。 (2)湿法 湿法检测过程中将磁悬液分布在工件表面上，利用载液 流动和漏磁场对磁粉的吸引，显示出缺陷形状和大小，如图3-11所 示。
图3-17 磁粉检测工艺流程图
3 磁粉检测装置
1 磁粉检测设备的分类 2 磁粉检测设备的主要组成 3 磁粉 4 磁悬液 5 标准试块 6 测量设备与器材
1 磁粉检测设备的分类
1.固定式磁粉检测机
图3-18 固定式磁粉检测机
1 磁粉检测设备的分类
2.移动式磁粉检测机 便携式磁粉检测机
图3-19 移动式磁粉检测机
2 磁粉检测方法
2.1 磁化电流的选择 2.2 磁粉检测方法分类 2.3 磁化方法 2.4 磁粉检测的工艺流程
2.1 磁化电流的选择
表3-1 磁化电流峰值与磁化电流表指示换算关系
1.交流电检测特点 2.整流电检测特点
2.2 磁粉检测方法分类
1.按施加磁粉的时机分类 (1)剩磁法 剰磁法是在停止磁化后将磁悬液施加到工件上，利用 工件中的剩磁进行检测的方法。
图3-10 干法
2.2 磁粉检测方法分类
图3-11 湿法
2.3 磁化方法
1.周向磁化
图3-12 周向磁化法
磁粉检测
磁粉检测第一章绪论一、磁粉检测简介：磁粉检测又称磁粉检验或磁粉探伤， Magnetic Particle Testing,缩写符号为MT，属于无损检测五大常规方法之一。
二、磁粉检测原理：铁磁性材料工件被磁化后，由于不连续性的存在，使工件表面和近表面的磁力线发生局部畸变而产生漏磁场，吸附施加在工件表面的磁粉，在合适的光照下形成目视可见的磁痕，从而显示出不连续性的位置、大小、形状和严重程度。
磁粉检测原理的理解：只适用于铁磁性材料不连续性的存在。
不连续不一定是缺陷。
不连续：是指工件正常组织结构或外形的任何间断。
缺陷：影响工件使用性能的不连续称为缺陷。
漏磁场的产生磁痕有放大作用：磁痕显示宽度大于缺陷宽度。
磁粉检测的基础是：不连续处漏磁场与磁粉的相互作用。
磁粉检测是漏磁场检测的一种。
漏磁场检测分磁粉检测、检测元件检测。
检测元件有：磁带、霍尔元件、磁敏二极管、感应线圈。
三、磁粉检测适用范围适用于检测铁磁性材料表面和近表面缺陷四、磁粉检测优点可检出铁磁性材料表面和近表面缺陷；能直观地显示缺陷的位置、形状大小和严重程度；具有很高的检出灵敏度，可检测微米级宽度的缺陷；放大作用、对比度。
单个工件检测速度快，工艺简单；采用合适的磁化方法，几乎可以检测工件表面各部位、各方向上的缺陷；基本不受工件大小、几何形状的限制。
重复性好。
成本低廉；污染少。
五、磁粉检测缺点只使用于铁磁性材料，不适用于非铁磁性材料。
只有铁、钴、镍才是铁磁性材料。
不适用于奥氏体不锈钢、奥氏体不锈钢焊条焊接的焊缝、铜、铝、镁、钛；只能检测表面、近表面缺陷。
检测灵敏度与检测方法、磁化方法有很大关系。
垂直于磁力线的缺陷检出灵敏度最高，与磁化方向夹角小于20°的缺陷很难检出。
受几何形状的影响，易产生非相关显示。
若工件表面有覆盖层，将对检测产生不良影响。
通电法、触头法磁化，易产生电弧，烧伤工件。
具有较大剩磁的工件需进行退磁处理。
六、磁化检测程序：七个步骤。
磁粉检测—磁粉检测基础知识(无损检测课件)
影响漏磁场大小因素 ➢ 外加磁场强度的影响； ➢ 缺陷位置和形状的影响；(深度、方向、深宽比） ➢ 工件表面覆盖层的影响； ➢ 工件材料及状态的影响。(晶粒、含碳量、热处理、合金元素、冷加工等）
第1节 磁粉检测的基础知识
磁滞回线
磁滞回线：
铁磁性工件在交变磁 场的作用下，由于在 ห้องสมุดไป่ตู้件上磁感应强度变 化滞后于磁化场的变 化，形成一个叶子形 成闭合回线，称为磁 滞回线。
退磁
退磁原因:由于铁磁性材料的顽磁性使经探伤的零件内有
剩磁,剩磁会使回转零件吸附铁屑而加剧磨损和使仪表工作 不正常。经磁粉探伤的零件必须退磁.
退磁
退磁操作:
✓ 零件磁粉探伤后还要经700℃以上热处理，可不进行退磁。
✓ 一般用交流电磁化的工件，用交流电退磁，退磁时电流强度应 大于磁化电流强度，只要把磁化电流强度逐步减少到零工件就 退磁了；而用直流电磁化的工件就用直流电退磁，退磁电流也 要强过磁化电流，只要将退磁电流的方向不断来回改变，强度 逐级减少到零，工件也就退磁了。
第1节 晶体结构
2．晶体结构的基本知识
（1）晶格 假定晶体中的物质质点都是固定的刚球， 由这些刚球堆垛而成晶体，如图所示，即原子堆垛 模型。
为了研究方便，假设通过这些质点的中心画出许多空间直线 形成空间格架，这种假想的格架在晶体学上就称为晶格。晶格 中的每个点叫做晶格结点。
（2）晶胞 从晶格中选取一个能够完全反映晶格 特征的最小的几何单元来分析晶体中原子排列的规 律，这个最小的几何单元称为晶胞。
（3）晶格常数 在三维空间中，晶胞的几何特征即大小和形 状常以晶胞的棱边长度a、b、c及棱边夹角α、β、γ来描述， 其中晶胞的棱边长度a、b、c一般称为晶格常数。
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B1 图1－24 磁场的合成
第一章 磁粉检测的物理基础 2020年11月1日
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磁路和磁路定理 铁磁性材料磁化后不仅产生附加磁场，而且能把大部分磁 通(磁感应线)约束在一定的闭合路径上，路径周围空间由于磁 导率太小而磁通很少。这种磁感应线通过的闭合路径叫磁路。 如图1－25所示。在磁粉检测中，使工件在适当的磁路中得到 必要的磁化，是磁粉检测工作的一个主要内容。
磁场。 如果在材料中出现了
不连续，将引起磁场的畸 变，形成磁感应线的折射 形成磁极，产生漏磁场， 如图1－31所示，这也是 磁粉检测的基础。
漏磁场 图1－31 缺陷形成的漏磁场
第一章 磁粉检测的物理基础 2020年11月1日
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在实际检测中，材料不连续 处的漏磁场形成的磁痕显示的宽 度要比缺陷的实际宽度大数倍至 数十倍，也就是说磁痕对缺陷有 放大作用，从而将目视不可见的 缺陷变成可见的磁痕显示。
是与试件轴向一致（或平行）的磁场
条形磁铁、U形磁铁的磁场以及螺管线圈的磁场都是纵向磁 场。磁场方向遵循螺管线圈右手法则，沿试件轴线通过。
第一章 磁粉检测的物理基础 2020年11月1日
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试件被周向磁场磁化叫周向磁化；被纵向磁场磁化叫纵
向磁化。周向磁化一般无磁极产生，即没有退磁场，而纵向
磁化一般都有磁极产生。
这种折射现象与光或声波的传播现 象相似，遵从折射定律：
tan 1 1 tan 2 2
μ1、μ2分别为两种介质的磁导率。
β1 μ1 μ2
β2
图1－30 磁感应线的折射
第一章 磁粉检测的物理基础 2020年11月1日
星期日
漏磁场 在磁路中，如果出现两种以上磁导率差异很大的介质时，
在两者的分界面上，由于磁感应线的折射将形成磁极，形成漏
1.长度对磁通量的影响：工件磁化的磁路主要由两部分组成： 固定部分＋工作部分。固定部分在设备设计时就确定了，一般
不变化或只能在小范围内变化，而工作部分则由被检工件的 长度确定。磁路长→磁阻大→磁感应强度小→灵敏度降低
第一章 磁粉检测的物理基础 2020年11月1日
星期日
在实际检测中，对工件的长度有一定限制。对较长工件， 为保证检测灵敏度，除增大磁势外，还采用分段磁化的方法。 2.磁路截面的影响：磁极检测时，由于磁力线的连续性，磁路 不等截面将对磁力线造成疏密不同的变化。在截面突变时，还 将产生磁极形成漏磁场。一般情况下不等截面有以下几种： 磁粉探伤机固定磁路部分的不等截面：这种情况较少，在设 计时一般都考虑了截面变化的影响，但有时为了操作方便，在 接头处也有截面变化的情况。 工件本身的不等截面：这种情况较多，变化的趋势也不一样。 工件和固定磁路交接面上的不等截面：这种情况也较多，如
可见，磁路的磁阻与磁路的长度成正比，与其截面积及磁 路的磁导率成反比，称为磁路定理。磁阻的单位为H－1。
由于磁路中铁磁材料的磁导率不是常数，所以用磁路
定理求解磁路的F和Φ的关系比较困难，磁路定理往往用来
定性分析磁路的工作情况，实际计算时还需要在此基础上
加以扩充。
第一章 磁粉检测的物理基础 2020年11月1日
I
图1－25 磁路
第一章 磁粉检测的物理基础 2020年11月1日
星期日
同电路一样，磁路也有无分支回路(串连回路)和有分支回 路(并联回路)之分，如图1－26所示。
有分支磁路
图1－26 磁路的种类
无分支磁路
磁粉检测中工件的磁化多用无分支磁路，常用的电磁轭 是典型的无分支磁路，它由电磁轭铁、工件和空气隙组成。
磁粉除了受漏磁场的吸附力 之外，还受到重力、液体介质悬 浮力、磁粉微粒间的静电力和磁 力的作用。在这些力的共同作用 下，磁粉吸附到材料的不连续处
图1－32 磁粉受漏磁场吸引 形成磁痕显示
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影响漏磁场的因素：漏磁场的大小与检测缺陷的灵敏度关 系很大。由于真实的缺陷具有复杂的几何形状，准确计算其漏 磁场的大小是难以实现的，所以我们只定性讨论影响漏磁场的 规律和因素。 1.外加磁场强度的影响：缺陷产生的漏磁场与工件的磁化程度 有关。一般说来，外加磁场强度越大，缺陷产生的漏磁场也越 大。但在材料未达到磁饱和前，漏磁场的反应是不充分的，此 时材料的磁导率比较大，磁化不充分。只有接近磁饱和时，磁 导率较小，漏磁场才迅速增加。 2.材料本性的影响：不同钢铁材料的磁性是不一样的。在相同
厚，漏磁场不能逸出覆盖层表面，所以完全没有磁痕显示。
7.热处理的影响：钢材处于退火与正火状态时，磁性差别不
大，而淬火可提高钢材的矫顽力和剩磁，使漏磁场增大。但
随着回火温度的提高，材料变软，矫顽力减小，漏磁场减小
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8.合金元素的影响：矫顽力随钢的硬度增大而增大。由于合金 元素的加入，材料硬度增加，矫顽力也增大，所以漏磁场也增 大。对磁性影响最大的合金元素是碳，随着含碳量的增加，矫 顽力几乎成线性增加，从而漏磁场也增大。晶粒越大，磁导率 越大，矫顽力越小，漏磁场就越小。 9.塑性变形的影响：塑性变形影响材料的硬度和矫顽力。随着 变形量的增加，材料硬度增大，矫顽力和剩磁都增大，漏磁场 也增大。
流产生的磁势相等，即H1L1＋H2L2＋2H0L0＝NI
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磁路的计算可以用电路模拟。
设磁路是一均匀截面为S，长度为L，铁磁材料的磁导率
为μ的回路。
磁感应强度B＝μH 磁通量Φ＝BS
磁场强度H＝IN/L
SIN IN
L
L S
F Rm
磁势 磁阻
求缺陷长宽比大于5。比如，裂纹就比气孔容易检出。
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6.表面覆盖层的影响：
覆盖层
工件表面的覆盖 层会影响磁痕显示，
裂纹
磁力线
如图1－33所示。 图中裂纹a)上没有覆盖 层，磁痕显示浓密清晰。
图1－33 表面覆盖层对磁痕显示的影响
裂纹b)上覆盖层较薄，磁痕显示不如a)，而裂纹c)上覆盖层很
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在磁路中，磁路上各段的长 度与其磁场强度的乘积叫做该段
L0 L2
磁路上的磁压。如图1－27，若
电磁轭的长度为L1，磁场强度为
L1
H1，工件长度为L2，磁场强度 为H2，每个空气隙长度为L0，
图1－27 磁压的计算
磁场强度为H0，则它们的磁压
分别为H1L1，H2L2，H0L0，并且各分段磁压之和与线圈中电
图1－28 设备的磁分路现象 图1－29 工件的磁分路现象
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磁感应线的折射 从磁路中，磁感应线通过同一磁介质时，它的大小和方向 是不变的。但从一种介质通向另一种介质时，如果两种磁介质 的磁导率不同，那么，磁感应线的强度将发生变化，在两种介 质的分界面处发生突变，形成折射，如图1－30所示。
路气隙的影响是非常重要的。除此之外，磁路固定部分和工 件材料之间磁导率的差异也将严重影响检测效果。
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与电路一样，磁路也有串 连和并联之分。在磁粉探伤过
程中，很少使用并联磁路，但 有时由于检测工艺或操作不当 会形成所谓“磁分路”现象，
如图1－28所示，实际上是一 种并联磁路，导致被检工件上 的磁通量减少，严重时造成“ 磁短路”。另一种磁分路现象 发生在一些有分支或回路的工 件上，如图1－29所示，此时 工件的磁场计算就比较复杂。
磁化条件下，易于磁化的材料容易产生漏磁场。
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3.缺陷位置的影响：钢铁材料的表面和近表面的缺陷都会产生 漏磁场，缺陷的位置和形状都会影响漏磁场的大小。随缺陷深 度的增加，漏磁场减小。 4.缺陷方向的影响：缺陷方向对漏磁场也有影响。当缺陷方向 与磁化场方向垂直时，缺陷阻挡的磁通最多，漏磁场最强，最 利于缺陷的检出。而缺陷方向与磁化线方向平行时，漏磁场最 小，接近于零，如图1－30所示。 5.缺陷形状的影响：缺陷的长度与宽度之比是影响漏磁场的重 要因素。长宽比越大，漏磁场越强，缺陷越容易检出，一般要
磁 粉
检
测
Magnetic Particle Testing (MT)
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磁场的合成 一、周向磁场与纵向磁场：在磁粉探伤中，经常用到两种 不同方向的磁场：周向磁场和纵向磁场
是与试件轴向垂直的圆周方向的磁场
这种磁场主要由电流通过的导体（试件本身或芯棒）产生，磁 场方向遵循通电导体右手法则，是以导体为中心的同心园。
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影响磁路的因素 磁路中的磁通量与磁势成正比，即Φ＝F/Rm，而F＝I•N。 在设备确定以后，F是一个确定值，故在外部条件确定之后， 影响磁路中磁通量大小的因素是磁阻。 磁粉检测工作正常进行时，对工件上的磁感应强度(单位面 积的磁通量)是有一定要求的。磁势确定后，影响磁路中磁通量 大小的主要因素就是磁路的长度、磁路截面的大小和磁路中介 质磁导率的高低。
常见的小工件在大探伤机上磁化或大工件在小磁轭上磁化 等都属此类。
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不管哪种情况，在相同的磁通量情况下，磁力线从大截面 向小截面通过时，磁感应线将密集，即小截面上的磁感应强度 有可能加强，反之，大截面上的磁感应强度有可能减弱。但这 种加强和减弱不是按截面积均匀分布的，它与磁感应线行进过 程中的很多因素有关。为了减少漏磁场损失，保证工件上磁通 量的分布，磁粉检测时不允许工件的检测截面大于固定磁路的 截面。而在对不同截面工件磁化时，应着重考虑大小截面检测 灵敏度是否一致的问题。 3.磁路介质磁导率的影响：磁导率对磁路的影响是很大的，特 别是在气隙处空气的低磁导率会使磁阻显著增大，因此减少磁