《《初级磁粉检测讲义》PPT课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《初级磁粉检测讲义》PPT课件.ppt（70页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、磁粉检测磁粉检测淄博齐瑞无损检测有限公司淄博齐瑞无损检测有限公司（原齐鲁石化机械厂检测中心）（原齐鲁石化机械厂检测中心）荣博军荣博军山东省考委会表面组成员山东省考委会表面组成员RTRT、MTMT、PT IIIPT III级；级；UTUT、ETET级级联系电话：联系电话：0533-7582747 0533-7582747 第一章第一章 绪论绪论1.1 1.1 磁粉检测的基本原理磁粉检测的基本原理 铁磁性铁磁性材料和工件被磁化后，由于不材料和工件被磁化后，由于不连续性的存在，使工件连续性的存在，使工件表面表面和和近表面近表面的磁力的磁力线发生局部畸变而产生线发生局部畸变而产生漏磁场漏磁场，吸附施加
2、在，吸附施加在工件表面的磁粉，形成在合适光照下目视可工件表面的磁粉，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、形见的磁痕，从而显示出不连续性的位置、形状和大小。状和大小。第一章第一章 绪论绪论如图如图1 11 1所示。所示。磁粉检测不能用于检查工件内部缺陷，虽磁粉检测不能用于检查工件内部缺陷，虽然磁力线会在内部缺然磁力线会在内部缺陷处发生崎变但是不陷处发生崎变但是不会溢出工件表面，也会溢出工件表面，也就不会产生漏磁场。就不会产生漏磁场。第一章第一章 绪论绪论1.2 1.2 磁粉检测的适用范围磁粉检测的适用范围 磁粉检测适用于检测磁粉检测适用于检测铁磁性铁磁性材料表面和材料表面和
3、近表面尺寸很小、间隙极窄（如可检测出长近表面尺寸很小、间隙极窄（如可检测出长、宽为微米级的裂纹），目视难以看出、宽为微米级的裂纹），目视难以看出的不连续性。的不连续性。磁粉检测可对原材料、半成品、成品工磁粉检测可对原材料、半成品、成品工件和在役的零部件检测探伤，还可对板材、件和在役的零部件检测探伤，还可对板材、型材、管材、棒材、焊接件、铸钢件及锻钢型材、管材、棒材、焊接件、铸钢件及锻钢件进行检测。件进行检测。马氏体不锈钢和沉淀硬化不锈钢具有磁马氏体不锈钢和沉淀硬化不锈钢具有磁性，可进行性，可进行MTMT。MTMT可发现裂纹、夹杂、发纹、可发现裂纹、夹杂、发纹、白点、折叠、冷隔和疏松等缺陷。白点
4、、折叠、冷隔和疏松等缺陷。磁粉检测不能检测奥氏体不锈钢材料和磁粉检测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，也不能检用奥氏体不锈钢焊条焊接的焊缝，也不能检第一章第一章 绪论绪论第一章第一章 绪论绪论测铜、铝、镁、钛等非磁性材料。对于表面测铜、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浅的划伤、埋藏较深的孔洞和与工件表面夹角小于角小于2020的分层和折叠难以发现。的分层和折叠难以发现。1.3 1.3 磁粉检测的优点和局限性磁粉检测的优点和局限性1.3.1 1.3.1 优点：优点：1 1、能直观的现实缺陷的位置、形状、大、能直观的现实缺陷的位置、形状、大
5、小和严重程度，可大致确定缺陷的性质。小和严重程度，可大致确定缺陷的性质。第一章第一章 绪论绪论2 2、具有很高的检测灵敏度，磁粉在缺陷聚集、具有很高的检测灵敏度，磁粉在缺陷聚集而形成的缺陷显示有放大作用而形成的缺陷显示有放大作用 3 3、不受零件大小和几何形状的限制，采、不受零件大小和几何形状的限制，采用多种磁化方法能检测工件的各个部位。检用多种磁化方法能检测工件的各个部位。检测速度快、工艺简单、费用低廉。测速度快、工艺简单、费用低廉。5 5、检测缺陷的重复性好。、检测缺陷的重复性好。1.3.2 1.3.2 局限性局限性第一章第一章 绪论绪论1 1、只能用于检查铁磁性材料。、只能用于检查铁磁性
6、材料。2 2、只能用来检查铁磁性材料的表面和近表面、只能用来检查铁磁性材料的表面和近表面缺陷。缺陷。3 3、如果分层、折叠等表面缺陷与工件表面构、如果分层、折叠等表面缺陷与工件表面构成的角度很小，则难以发现缺陷。成的角度很小，则难以发现缺陷。4 4、通电法容易产生火花损伤工件。、通电法容易产生火花损伤工件。第二章第二章 磁粉检测物理基础磁粉检测物理基础2.1 2.1 磁场磁场具有磁性作用的空间称磁场具有磁性作用的空间称磁场磁极、磁性、磁体、磁化磁极、磁性、磁体、磁化2.1.1 2.1.1 磁极磁极磁极：磁极：靠近磁铁两端磁性特别强吸附磁粉特靠近磁铁两端磁性特别强吸附磁粉特别多的区域作为磁极。每
7、一小块磁体总有两别多的区域作为磁极。每一小块磁体总有两个磁极。个磁极。第二章第二章 磁粉检测物理基础磁粉检测物理基础磁性：磁性：磁铁能够吸引铁磁性材料的性质叫磁磁铁能够吸引铁磁性材料的性质叫磁性。性。磁体：磁体：凡能够吸引其他铁磁性材料的物体叫凡能够吸引其他铁磁性材料的物体叫磁体。磁体。磁化：磁化：使原来没有磁性的物体得到磁性的过使原来没有磁性的物体得到磁性的过程叫磁化。程叫磁化。2.1.2 2.1.2 磁力磁力第二章第二章 磁粉检测物理基础磁粉检测物理基础磁极间相互吸引或排斥的力叫磁极间相互吸引或排斥的力叫磁力磁力磁场强度磁场强度 磁场具有大小和方向，磁场大小和方向的磁场具有大小和方向，磁场
8、大小和方向的总称叫磁场强度总称叫磁场强度H H，通常也把单位正磁极所受，通常也把单位正磁极所受的力称为磁场强度。的力称为磁场强度。国际单位为国际单位为A/mA/m磁力线磁力线第二章第二章 磁粉检测物理基础磁粉检测物理基础磁力线在每点的切线方向代表磁场的方向，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。磁力线的疏密程度反映磁场的大小。磁力线具有以下特性：磁力线具有以下特性：1 1）磁力线在磁体外，是由）磁力线在磁体外，是由N N极出发穿过空气极出发穿过空气进入进入S S极，在磁体内是由极，在磁体内是由S S极到极到N N极的闭合线；极的闭合线；2 2）磁力线互不相交；）
9、磁力线互不相交；3 3）同性磁极相斥，因同性磁极间磁力线有互）同性磁极相斥，因同性磁极间磁力线有互第二章第二章 磁粉检测物理基础磁粉检测物理基础相排挤的倾向；相排挤的倾向；4 4）异性磁极相吸，因异性磁极间磁力线有缩）异性磁极相吸，因异性磁极间磁力线有缩短长度的倾向。短长度的倾向。条形磁铁的磁力线分布条形磁铁的磁力线分布条形磁铁的磁力线分布条形磁铁的磁力线分布第二章第二章 磁粉检测物理基础磁粉检测物理基础电流的磁场电流的磁场磁场方向：与电流方向有关，用磁场方向：与电流方向有关，用右手定则右手定则确确定。定。通电直导体右手定则通电直导体右手定则第二章第二章 磁粉检测物理基础磁粉检测物理基础通电圆
10、柱导体通电圆柱导体的磁场的磁场磁场大小：与电流强磁场大小：与电流强度成正比，与圆导体度成正比，与圆导体半径成反比。即通电半径成反比。即通电直长导体表面的磁场直长导体表面的磁场强度为：强度为：导体内部的磁场强度导体内部的磁场强度第二章第二章 磁粉检测物理基础磁粉检测物理基础直流电直圆柱导体直流电直圆柱导体内、外及表面的磁内、外及表面的磁场强度分布如右图场强度分布如右图所示：所示：第二章第二章 磁粉检测物理基础磁粉检测物理基础交流电直圆柱导体内交流电直圆柱导体内、外及表面的磁场强、外及表面的磁场强度分布如右图所示：度分布如右图所示：（集肤效应）（集肤效应）第二章第二章 磁粉检测物理基础磁粉检测物理
11、基础2.2.2 2.2.2 通电线圈的磁场通电线圈的磁场线圈内产生的磁场是与线圈轴向平行的纵向线圈内产生的磁场是与线圈轴向平行的纵向磁场。磁场。磁场方向：磁场方向：第二章第二章 磁粉检测物理基础磁粉检测物理基础磁场大小：当线圈较短，为有线长线圈，线磁场大小：当线圈较短，为有线长线圈，线圈内部不同部位的磁场全度不同。圈内部不同部位的磁场全度不同。空载通电线圈中心空载通电线圈中心的磁场强度可用下的磁场强度可用下式计算式计算第二章第二章 磁粉检测物理基础磁粉检测物理基础在有限长线圈横截面在有限长线圈横截面上，靠近线圈内壁的上，靠近线圈内壁的磁场强度比线圈中心磁场强度比线圈中心强，见右图强，见右图第二
12、章第二章 磁粉检测物理基础磁粉检测物理基础在有限长线圈中心在有限长线圈中心轴线上，中心最强轴线上，中心最强，两端较弱，线圈，两端较弱，线圈两端处的磁场强度两端处的磁场强度为中心的为中心的1/21/2左右。左右。见右图见右图LH0H/2第二章第二章 磁粉检测物理基础磁粉检测物理基础当当LDLD。内部磁场。内部磁场分布均匀，并且磁分布均匀，并且磁场只存在于线圈内场只存在于线圈内部，磁力线方向与部，磁力线方向与线圈的中心轴线平线圈的中心轴线平行。行。第二章第二章 磁粉检测物理基础磁粉检测物理基础螺线环的磁场螺线环的磁场螺线环的磁场螺线环的磁场 在环形试件上缠在环形试件上缠在环形试件上缠在环形试件上缠
13、绕通电电缆，称为螺绕通电电缆，称为螺绕通电电缆，称为螺绕通电电缆，称为螺线环，螺线环的磁力线环，螺线环的磁力线环，螺线环的磁力线环，螺线环的磁力线都是同心圆，各处线都是同心圆，各处线都是同心圆，各处线都是同心圆，各处磁场强度相等，磁场磁场强度相等，磁场磁场强度相等，磁场磁场强度相等，磁场方向于该处磁力线的方向于该处磁力线的方向于该处磁力线的方向于该处磁力线的圆弧方向相切圆弧方向相切圆弧方向相切圆弧方向相切ORIH第二章第二章 磁粉检测物理基础磁粉检测物理基础2.3 2.3 磁介质磁介质磁介质分类磁介质分类:能影响磁场的物质称为磁介质。各种宏观能影响磁场的物质称为磁介质。各种宏观物质都是磁介质。
14、物质都是磁介质。磁介质分为：逆磁质（抗磁质）、顺磁质磁介质分为：逆磁质（抗磁质）、顺磁质和铁磁质。和铁磁质。第二章第二章 磁粉检测物理基础磁粉检测物理基础磁粉探伤只适用于铁磁性材料，通常把顺磁磁粉探伤只适用于铁磁性材料，通常把顺磁性材料和逆磁性材料都列入非磁性材料。性材料和逆磁性材料都列入非磁性材料。抗磁性材料：抗磁性材料：显非常微弱的磁性，附显非常微弱的磁性，附加磁场与外加磁场方向相反，在非均匀磁场加磁场与外加磁场方向相反，在非均匀磁场中会受到排斥作用。中会受到排斥作用。典型物质为铜、金、银、铋、娣等。典型物质为铜、金、银、铋、娣等。第二章第二章 磁粉检测物理基础磁粉检测物理基础顺磁性材料：
15、顺磁性材料：显现微弱磁性，附加磁显现微弱磁性，附加磁场与外加磁场方向相同，能被磁场微弱的吸场与外加磁场方向相同，能被磁场微弱的吸引。引。典型物质为铝、锰、典型物质为铝、锰、铬铬等。等。铁磁性材料：铁磁性材料：在外加磁场中能够产生在外加磁场中能够产生很强的与外加磁场方向相同的磁场，磁化特很强的与外加磁场方向相同的磁场，磁化特第二章第二章 磁粉检测物理基础磁粉检测物理基础别显著。别显著。典型物质为铁、钴、镍及它们的许多合金物典型物质为铁、钴、镍及它们的许多合金物质。质。磁感应强度和磁化磁感应强度和磁化磁感应强度：磁感应强度：将原来不具有磁性的铁磁性材料放入外将原来不具有磁性的铁磁性材料放入外第二章
16、第二章 磁粉检测物理基础磁粉检测物理基础加磁场内，便得到磁化，它除了原来的外加加磁场内，便得到磁化，它除了原来的外加磁场外，在磁化状态下铁磁性材料本身还产磁场外，在磁化状态下铁磁性材料本身还产生一个感应磁场，这两个磁场叠加起来的总生一个感应磁场，这两个磁场叠加起来的总磁场，称为磁感应强度磁场，称为磁感应强度B B。国际单位是韦国际单位是韦/米米2 2,符号为符号为T T（特）；（特）；磁感应强度是矢量，有大小和方向，可用磁磁感应强度是矢量，有大小和方向，可用磁第二章第二章 磁粉检测物理基础磁粉检测物理基础感应线来表示，磁感应强度的大小等于穿过感应线来表示，磁感应强度的大小等于穿过与磁感应线垂直
17、的单位面积上的磁通量，所与磁感应线垂直的单位面积上的磁通量，所以磁感应强度又称为磁通密度。以磁感应强度又称为磁通密度。磁感应强度不仅有外加磁场有关，还与被磁感应强度不仅有外加磁场有关，还与被磁化的铁磁性材料的性质有关。磁化的铁磁性材料的性质有关。2.3.3 2.3.3 磁导率磁导率第二章第二章 磁粉检测物理基础磁粉检测物理基础磁感应强度磁感应强度B B与磁场强度与磁场强度H H的比值称为磁导的比值称为磁导率，或称为绝对磁导率，用符号率，或称为绝对磁导率，用符号表示，表表示，表示材料被磁化的难易程度，单位亨利示材料被磁化的难易程度，单位亨利/米，米，H/m H/m。不是常数，随磁场大小不同而改变
18、，有不是常数，随磁场大小不同而改变，有最大值和最小值。最大值和最小值。第二章第二章 磁粉检测物理基础磁粉检测物理基础真空磁导率真空磁导率o o ；在真空中，磁导率是常；在真空中，磁导率是常数，数，o o 410410-7-7 H/m H/m相对磁导率相对磁导率r r材料的磁导率与真空磁导率材料的磁导率与真空磁导率的比值的比值r r/o o r r无单位（纯数）无单位（纯数）抗磁性材料的相对磁导率略小于抗磁性材料的相对磁导率略小于1 1，第二章第二章 磁粉检测物理基础磁粉检测物理基础铜铜r r顺磁性材料的相对磁导率略大于顺磁性材料的相对磁导率略大于1 1，铝铝r r铁磁性材料的磁导率可高达几千。
19、铁磁性材料的磁导率可高达几千。磁场强度与磁感应强度的关系磁场强度与磁感应强度的关系磁场强度磁场强度H H、磁感应强度、磁感应强度B B与磁导率的关系与磁导率的关系第二章第二章 磁粉检测物理基础磁粉检测物理基础可用下式表示可用下式表示 H=B/H=B/在真空中：在真空中：H=B/H=B/o o 或者或者 B=B=o oH H真空中存在磁场强度真空中存在磁场强度H,H,由于磁感应的存在，由于磁感应的存在，就会出现就会出现o oH H的磁感应强度。也就是说，真的磁感应强度。也就是说，真空中存在磁感应强度空中存在磁感应强度B B，则就会有，则就会有B/B/o o磁场磁场强度。所以说磁场强度强度。所以说
20、磁场强度H H和磁感应强度和磁感应强度B B两个两个第二章第二章 磁粉检测物理基础磁粉检测物理基础物理量都是表示磁场的概念。但不能混用，物理量都是表示磁场的概念。但不能混用，要理解他们的物理意义和它们之间的关系。要理解他们的物理意义和它们之间的关系。铁磁性材料铁磁性材料 磁畴磁畴 铁磁性材料内部自发磁化的大小和方向基铁磁性材料内部自发磁化的大小和方向基本均匀一致的小区域称为磁畴，其体积约为本均匀一致的小区域称为磁畴，其体积约为第二章第二章 磁粉检测物理基础磁粉检测物理基础1010-5-5cmcm3 3 ，在这个小区域内，含有大约，在这个小区域内，含有大约 10 10121210101515个原
21、子，各原子的磁化方向一致，对外呈个原子，各原子的磁化方向一致，对外呈现磁性。但是，在没有外加磁场的情况下磁现磁性。但是，在没有外加磁场的情况下磁畴在铁磁性材料内部是显任意方向的，他们畴在铁磁性材料内部是显任意方向的，他们自身的磁性是相互抵消的，也就是说它们是自身的磁性是相互抵消的，也就是说它们是不显磁性的。不显磁性的。第二章第二章 磁粉检测物理基础磁粉检测物理基础铁磁性材料的磁畴方向铁磁性材料的磁畴方向铁磁性材料的磁畴方向铁磁性材料的磁畴方向a a）不显示磁性；）不显示磁性；）不显示磁性；）不显示磁性；b b）磁化）磁化）磁化）磁化 c c）保留一定剩磁）保留一定剩磁）保留一定剩磁）保留一定剩
22、磁当把铁磁性材料放到外加磁场中去时，磁当把铁磁性材料放到外加磁场中去时，磁第二章第二章 磁粉检测物理基础磁粉检测物理基础畴就会受到外加磁场的作用，一是使畴就会受到外加磁场的作用，一是使磁畴磁磁畴磁矩转动矩转动，二是使，二是使畴壁发生位移畴壁发生位移，最后全部磁，最后全部磁畴的磁矩方向转向与外加磁场畴的磁矩方向转向与外加磁场方向一致方向一致，铁，铁磁性材料被磁化，显示出很强的磁性。高温磁性材料被磁化，显示出很强的磁性。高温情况下，磁体中分子热运动会破坏磁畴的有情况下，磁体中分子热运动会破坏磁畴的有规则排列，使磁体的磁性削弱。超过居里点规则排列，使磁体的磁性削弱。超过居里点（769769）后，磁性
23、全部消失，变为顺磁质。后，磁性全部消失，变为顺磁质。第二章第二章 磁粉检测物理基础磁粉检测物理基础磁化过程：磁化过程：(1)(1)未加外加磁场时，磁畴磁矩杂乱无章对外未加外加磁场时，磁畴磁矩杂乱无章对外不显示宏观磁性，如图不显示宏观磁性，如图 第二章第二章 磁粉检测物理基础磁粉检测物理基础(2)(2)在较小的磁场作用下，磁矩方向与外加磁在较小的磁场作用下，磁矩方向与外加磁场方向一致或接近的磁畴体积增大，而磁矩场方向一致或接近的磁畴体积增大，而磁矩方向与外加磁场方向方向与外加磁场方向相反的磁畴体积减小，相反的磁畴体积减小，畴壁发生位移，如图畴壁发生位移，如图 磁场方向磁场方向磁场方向磁场方向第二
24、章第二章 磁粉检测物理基础磁粉检测物理基础(3)(3)增大外加磁场时，磁矩转动畴壁继续位增大外加磁场时，磁矩转动畴壁继续位移，移，最后只剩下与外加磁场方向比较接近的最后只剩下与外加磁场方向比较接近的磁畴，如图磁畴，如图磁场方向磁场方向磁场方向磁场方向第二章第二章 磁粉检测物理基础磁粉检测物理基础(4)(4)继续增大外加磁场，磁矩方向转动，与外继续增大外加磁场，磁矩方向转动，与外加磁场方向接近，如图加磁场方向接近，如图磁场方向磁场方向磁场方向磁场方向第二章第二章 磁粉检测物理基础磁粉检测物理基础(5)(5)当外加磁场增大到一定值时，所有磁畴的当外加磁场增大到一定值时，所有磁畴的磁矩都沿外加磁场方
25、向有序排列，达到磁化磁矩都沿外加磁场方向有序排列，达到磁化饱和，相当于一个饱和，相当于一个微小磁铁或磁偶极微小磁铁或磁偶极子，产生子，产生N N极和极和S S极，极，宏观上呈现磁性，宏观上呈现磁性，如图如图磁场方向磁场方向磁场方向磁场方向第二章第二章 磁粉检测物理基础磁粉检测物理基础2.4.2 2.4.2 磁化曲线（磁化曲线（B-HB-H曲线）曲线）磁化曲线是表征铁磁性材料磁特性的曲磁化曲线是表征铁磁性材料磁特性的曲线，用以表示外加磁线，用以表示外加磁场强度场强度H H与磁感应强度与磁感应强度B B的变化关系。的变化关系。abm第二章第二章 磁粉检测物理基础磁粉检测物理基础在未被磁化的铁磁性材
26、料通电后，磁场强度在未被磁化的铁磁性材料通电后，磁场强度H H的增加磁感应强度的增加磁感应强度B B也随之增加，增加速度缓也随之增加，增加速度缓慢（慢（oaoa），这一阶段叫），这一阶段叫初始磁化区初始磁化区，磁化强，磁化强度随着磁场强度度随着磁场强度H H的增加缓慢增加，且此时的的增加缓慢增加，且此时的磁化是可逆的，即当磁化场磁化是可逆的，即当磁化场H H逐渐减小时，逐渐减小时，oaoa曲线可缓慢减小到零，因为这一阶段起主要曲线可缓慢减小到零，因为这一阶段起主要作用的是可逆的畴壁位移，它的可逆转动作作用的是可逆的畴壁位移，它的可逆转动作第二章第二章 磁粉检测物理基础磁粉检测物理基础用很小。第
27、二阶段（用很小。第二阶段（ab),ab),磁化强度随磁场强磁化强度随磁场强度度H H的增加而急剧增大，此时若去掉磁化场，的增加而急剧增大，此时若去掉磁化场，磁化强度也不会回到零。第三阶段（磁化强度也不会回到零。第三阶段（bmbm）磁）磁化强度在磁场强度化强度在磁场强度H H增加时，增加缓慢，过了增加时，增加缓慢，过了m m点，当外加磁场增加时，磁化强度几乎不再点，当外加磁场增加时，磁化强度几乎不再增加，这一现象就叫做铁磁性材料的增加，这一现象就叫做铁磁性材料的磁饱和磁饱和。此时的磁畴全部和外加磁场方向一致。此时的磁畴全部和外加磁场方向一致。第二章第二章 磁粉检测物理基础磁粉检测物理基础由此可见
28、，磁性材料的磁感应强度由此可见，磁性材料的磁感应强度B B是外磁场是外磁场与附加磁场的磁场强度之和，即磁性材料的与附加磁场的磁场强度之和，即磁性材料的内部合成磁场强度。内部合成磁场强度。对未被磁化的铁磁性材料进行磁化时，磁对未被磁化的铁磁性材料进行磁化时，磁感应强度感应强度B B由零增加到饱和点由零增加到饱和点m m称作磁化曲线。称作磁化曲线。当从当从m m点开始减小电流点开始减小电流,即即H H减小时，减小时，B B也随之也随之减小，但这一减小过程并不是沿原来的减小，但这一减小过程并不是沿原来的momo线线第二章第二章 磁粉检测物理基础磁粉检测物理基础下降，而是当下降，而是当H=0H=0时时
29、B B不为零，及此时的磁感不为零，及此时的磁感应强度为应强度为BrBr；BrBr称作剩余磁感应强度。即称作剩余磁感应强度。即剩剩磁磁。要使。要使BrBr减小到零，减小到零，必须施加一个反向磁必须施加一个反向磁场场HcHc；这个反向磁场；这个反向磁场叫做叫做矫顽力矫顽力；这个外；这个外加磁场强度由正到负，加磁场强度由正到负，第二章第二章 磁粉检测物理基础磁粉检测物理基础由负到正的曲线叫做由负到正的曲线叫做磁滞回线磁滞回线。铁磁性材料的特性：铁磁性材料的特性：高导磁性：高导磁性：再外加磁场作用下，可以强烈磁再外加磁场作用下，可以强烈磁化；且磁导率高，相对磁导率可达数百、数化；且磁导率高，相对磁导率
30、可达数百、数千以上。千以上。磁饱和性：磁饱和性：由磁化产生的附加磁场，不会随由磁化产生的附加磁场，不会随外磁场的增加而无限增加，当达到一定程度外磁场的增加而无限增加，当达到一定程度第二章第二章 磁粉检测物理基础磁粉检测物理基础后，附加磁场不再增加显饱和状态。后，附加磁场不再增加显饱和状态。磁滞性：磁滞性：当外加磁场方向变化时，磁感应强当外加磁场方向变化时，磁感应强度度B B的变化滞后于磁场强度的变化滞后于磁场强度H H的变化；铁磁性的变化；铁磁性材料还有一定的磁性即还有一定的剩磁。材料还有一定的磁性即还有一定的剩磁。根据矫顽力根据矫顽力HcHc大小分为软磁材料大小分为软磁材料（Hc=400A/
31、mHc=8000A/mHc=8000A/m）软磁材料与硬磁材料的特征软磁材料与硬磁材料的特征 第二章第二章 磁粉检测物理基础磁粉检测物理基础(1)(1)软磁材料软磁材料是指磁滞回线狭长，具有是指磁滞回线狭长，具有高高磁导率、低剩磁、低矫顽力和低磁阻磁导率、低剩磁、低矫顽力和低磁阻的铁磁的铁磁性材料。软磁材料磁粉检测时容易磁化，也性材料。软磁材料磁粉检测时容易磁化，也容易退磁。软磁材料如电工用纯铁、低碳钢容易退磁。软磁材料如电工用纯铁、低碳钢和软磁铁氧体等材料。和软磁铁氧体等材料。(2)(2)硬磁材料硬磁材料是指磁滞回线肥大，具有是指磁滞回线肥大，具有低磁导率、高剩磁、高矫顽力和高磁阻低磁导率、
32、高剩磁、高矫顽力和高磁阻的铁的铁第二章第二章 磁粉检测物理基础磁粉检测物理基础磁性材料。硬磁材料磁粉检测时难以磁化，磁性材料。硬磁材料磁粉检测时难以磁化，也难以退磁。硬磁材料如铝镍钴、稀土钴和也难以退磁。硬磁材料如铝镍钴、稀土钴和硬磁铁氧体等材料。硬磁铁氧体等材料。蓝色为软磁材料蓝色为软磁材料红色为硬磁材料红色为硬磁材料第二章第二章 磁粉检测物理基础磁粉检测物理基础2.5 2.5 漏磁场漏磁场2.5.1 2.5.1 漏磁场的形成漏磁场的形成 所谓漏磁场，就是铁磁性材料磁化后，所谓漏磁场，就是铁磁性材料磁化后，在不连续性处或磁路的在不连续性处或磁路的截面变化处，磁感应线截面变化处，磁感应线离开和
33、进入表面时形成离开和进入表面时形成的磁场。如右图的磁场。如右图第二章第二章 磁粉检测物理基础磁粉检测物理基础漏磁场形成的原因：漏磁场形成的原因：是由于空气的磁导率远远低于铁磁性材是由于空气的磁导率远远低于铁磁性材料的磁导率。如果在磁化了的铁磁性工件上料的磁导率。如果在磁化了的铁磁性工件上存在着不连续性或裂纹，则磁感应线优先通存在着不连续性或裂纹，则磁感应线优先通过磁导率高的工件，这就迫使一部分磁感应过磁导率高的工件，这就迫使一部分磁感应线从缺陷下面绕过，形成磁感应线的压缩。线从缺陷下面绕过，形成磁感应线的压缩。但是，工件上这部分可容纳的磁感应线数目但是，工件上这部分可容纳的磁感应线数目第二章第
34、二章 磁粉检测物理基础磁粉检测物理基础也是有限的，又由于同性磁感应线相斥，所也是有限的，又由于同性磁感应线相斥，所以，一部分磁感应线从不连续性中穿过，另以，一部分磁感应线从不连续性中穿过，另一部分磁感应线遵从折射定律几乎从工件表一部分磁感应线遵从折射定律几乎从工件表面垂直地进入空气中去绕过缺陷又折回工面垂直地进入空气中去绕过缺陷又折回工件，形成了漏磁场。件，形成了漏磁场。缺陷的漏磁场缺陷的漏磁场 漏磁场对磁粉的吸附可看成是磁极的作漏磁场对磁粉的吸附可看成是磁极的作第二章第二章 磁粉检测物理基础磁粉检测物理基础用，如果有磁粉在磁极区通过，则将被磁用，如果有磁粉在磁极区通过，则将被磁化，也呈现出化
35、，也呈现出N N极和极和S S极，并沿着磁感应线排极，并沿着磁感应线排列起来。当磁粉的两极与漏磁场的两极互相列起来。当磁粉的两极与漏磁场的两极互相作用时，磁粉就会被吸附并加速移到缺陷上作用时，磁粉就会被吸附并加速移到缺陷上去漏磁场的磁力作用在磁粉微粒上，其方向去漏磁场的磁力作用在磁粉微粒上，其方向指向磁感应线最大密度区，即指向缺陷处。指向磁感应线最大密度区，即指向缺陷处。见下页图见下页图第二章第二章 磁粉检测物理基础磁粉检测物理基础第二章第二章 磁粉检测物理基础磁粉检测物理基础漏磁场的宽度要比缺陷的实际宽度大数倍至漏磁场的宽度要比缺陷的实际宽度大数倍至数十倍，所以磁痕对缺陷宽度具有放大作数十倍
36、，所以磁痕对缺陷宽度具有放大作用，能将目视不可见的缺陷变成目视可见的用，能将目视不可见的缺陷变成目视可见的磁痕使之容易观察出来。磁痕使之容易观察出来。影响漏磁场的因素影响漏磁场的因素（1 1）外加磁场强度的影响）外加磁场强度的影响 缺陷的漏磁场大小与工件磁化程度有关。缺陷的漏磁场大小与工件磁化程度有关。第二章第二章 磁粉检测物理基础磁粉检测物理基础一般说来，外加磁场强度一定要大于产生最一般说来，外加磁场强度一定要大于产生最大磁导率大磁导率m m对应的磁场强度对应的磁场强度H Hmm，使磁导率，使磁导率减小，磁阻增大，漏磁场增大。当铁磁性材减小，磁阻增大，漏磁场增大。当铁磁性材料的磁感应强度达到
37、饱和值的料的磁感应强度达到饱和值的80%80%左右时，漏左右时，漏磁场便会迅速增大。磁场便会迅速增大。（2 2）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：影响很大缺陷埋藏深度的影响：影响很大 同样的同样的第二章第二章 磁粉检测物理基础磁粉检测物理基础缺陷，位于工件表面时，产生的漏磁场大；缺陷，位于工件表面时，产生的漏磁场大；若位于工件的近表面，产生的漏磁场显著减若位于工件的近表面，产生的漏磁场显著减小；若位于工件表面很深处，则几乎没有漏小；若位于工件表面很深处，则几乎没有漏磁场泄漏出工件表面。磁场泄漏出工件表面。b b 缺陷方向的影响：缺陷方向的影响：缺陷垂直于磁场
38、方向，缺陷垂直于磁场方向，漏磁场最大，也最有利于缺陷的检出；若与漏磁场最大，也最有利于缺陷的检出；若与磁场方向平行则几乎不产生漏磁场；当缺陷磁场方向平行则几乎不产生漏磁场；当缺陷第二章第二章 磁粉检测物理基础磁粉检测物理基础与工件表面由垂直逐渐倾斜成某一角度，而与工件表面由垂直逐渐倾斜成某一角度，而最终变为平行，即倾角等于最终变为平行，即倾角等于0 0时，漏磁场也时，漏磁场也由最大下降至零，下降曲线类似于正弦曲线由最大下降至零，下降曲线类似于正弦曲线由最大值降至零值的部分。由最大值降至零值的部分。c c 缺陷深宽比的影响：缺陷深宽比的影响：缺陷的深宽比是影响缺陷的深宽比是影响漏磁场的一个重要因
39、素，缺陷的深宽比愈漏磁场的一个重要因素，缺陷的深宽比愈大，漏磁场愈大，缺陷愈容易发现。大，漏磁场愈大，缺陷愈容易发现。第二章第二章 磁粉检测物理基础磁粉检测物理基础（3 3）工件表面覆盖层的影响）工件表面覆盖层的影响第二章第二章 磁粉检测物理基础磁粉检测物理基础（4 4）工件材料及状态的影响）工件材料及状态的影响a a、晶粒大小的影响：、晶粒大小的影响：晶粒大，磁导率大，矫晶粒大，磁导率大，矫顽力小，漏磁场就小。顽力小，漏磁场就小。b b、含碳量的影响：、含碳量的影响：在热处理状态相近时，随在热处理状态相近时，随着含碳量的增加，矫顽力几乎直线增加，最着含碳量的增加，矫顽力几乎直线增加，最大磁导
40、率则随着含碳量的增加而下降，漏磁大磁导率则随着含碳量的增加而下降，漏磁场增大。场增大。第二章第二章 磁粉检测物理基础磁粉检测物理基础c c、热处理的影响：、热处理的影响：淬火可提高钢材的矫顽力淬火可提高钢材的矫顽力和和剩磁，而使漏磁场增大。和和剩磁，而使漏磁场增大。d d、合金元素的影响：、合金元素的影响：由于加入合金元素，材由于加入合金元素，材料的硬度增加，矫顽力也增加，所以老磁场料的硬度增加，矫顽力也增加，所以老磁场也增加。也增加。e e：冷加工的影响：冷加工的影响：由于冷加工能使工件表面由于冷加工能使工件表面硬化，随着压缩变形率的增加，矫顽力和剩硬化，随着压缩变形率的增加，矫顽力和剩第二章第二章 磁粉检测物理基础磁粉检测物理基础磁也增加，漏磁场也会增大。磁也增加，漏磁场也会增大。第二章第二章 磁粉检测物理基础磁粉检测物理基础第二章第二章 磁粉检测物理基础磁粉检测物理基础第二章第二章 磁粉检测物理基础磁粉检测物理基础第二章第二章 磁粉检测物理基础磁粉检测物理基础第二章第二章 磁粉检测物理基础磁粉检测物理基础第二章第二章 磁粉检测物理基础磁粉检测物理基础