磁粉檢測(cè)基礎(chǔ)知識(shí)及原理課件

磁粉檢測(cè)1磁粉探傷基礎(chǔ)知識(shí)1.1磁粉探傷與漏磁檢測(cè)（分類方法）

漏磁場(chǎng)探傷：是利用鐵磁性材料或工件磁化后，在表面和近表面如有不連續(xù)性（材料的均質(zhì)狀態(tài)即致密性受到破壞）存在，則在不連續(xù)性處磁力線離開工件和進(jìn)入工件表面發(fā)生局部畸變產(chǎn)生磁極，并形成可檢測(cè)的漏磁場(chǎng)進(jìn)行探傷的方法。漏磁場(chǎng)探傷包括磁粉探傷和利用檢測(cè)元件探測(cè)漏磁場(chǎng)。其區(qū)別在于，磁粉探傷是利用鐵磁性粉末－磁粉，作為磁場(chǎng)的傳感器，即利用漏磁場(chǎng)吸附施加在不連續(xù)性處的磁粉聚集形成磁痕，從而顯示出不連續(xù)性的位置、形狀和大小。利用檢測(cè)元件探測(cè)漏磁場(chǎng)的磁場(chǎng)傳感器有磁帶、霍爾元件、磁敏二極管和感應(yīng)線圈等。

利用檢測(cè)元件檢測(cè)漏磁場(chǎng)：錄磁探傷法、感應(yīng)線圈探傷法、霍爾元件檢測(cè)法、磁敏二極管探測(cè)法。

1.2磁粉探傷

MagneticParticleTesting，簡(jiǎn)稱MT

基本原理是：鐵磁性材料和工件被磁化后，由于不連續(xù)性的存在，使工件表面和近表面的磁力線發(fā)生局部畸變而產(chǎn)生漏磁場(chǎng)，吸附施加在工件表面的磁粉，形成在合適光照下目視可見的磁痕，從而顯示出不連續(xù)性的位置、形狀和大小。如圖1－1所示。

磁粉探傷的適用性和局限性

適用性：

磁粉探傷適用于檢測(cè)鐵磁性材料表面和近表面尺寸很小、間隙極窄（如可檢測(cè)出長(zhǎng)0.1mm、寬為微米級(jí)的裂紋），目視難以看出的不連續(xù)性。

局限性：

MT不能檢測(cè)奧氏體不銹鋼材料和用奧氏體不銹鋼焊條焊接的焊縫，也不能檢測(cè)銅、鋁、鎂、鈦等非磁性材料。對(duì)于表面淺的劃傷、埋藏較深的孔洞和與工件表面夾角小于20°的分層和折疊難以發(fā)現(xiàn)。

磁粉檢測(cè)在壓力容器定期檢驗(yàn)中的重要性2磁粉探傷的物理基礎(chǔ)2.1磁粉探傷中的相關(guān)物理量2.1.1磁的基本現(xiàn)象磁性、磁體、磁極、磁化磁性：磁鐵能夠吸引鐵磁性材料的性質(zhì)叫磁性。磁體：凡能夠吸引其他鐵磁性材料的物體叫磁體。磁極：靠近磁鐵兩端磁性特別強(qiáng)吸附磁粉特別多的區(qū)域稱為磁極。每一小塊磁體總有兩個(gè)磁極。磁化：使原來(lái)沒有磁性的物體得到磁性的過(guò)程叫磁化。2.1.2磁場(chǎng)和磁力線磁場(chǎng)：具有磁性作用的空間磁場(chǎng)的特征、顯示和磁力線磁場(chǎng)的特征：是對(duì)運(yùn)動(dòng)的電荷（或電流）具有作用力，在磁場(chǎng)變化的同時(shí)也產(chǎn)生電場(chǎng)。磁場(chǎng)的顯示：磁場(chǎng)的大小、方向和分布情況，可以利用磁力線來(lái)表示。

磁力線

（a）馬蹄形磁鐵被校直成條形磁鐵后N極和S極的位置

（b）具有機(jī)加工槽的條形磁鐵產(chǎn)生的漏磁場(chǎng)

（c）縱向磁化裂紋產(chǎn)生的漏磁場(chǎng)

條形磁鐵的磁力線分布

2.2鐵磁性材料2.2.1磁疇在鐵磁質(zhì)中，相鄰鐵原子中的電子間存在著非常強(qiáng)的交換耦合作用，這個(gè)相互作用促使相鄰原子中電子磁矩平行排列起來(lái)，形成一個(gè)自發(fā)磁化達(dá)到飽和狀態(tài)的微小區(qū)域，這些自發(fā)磁化的微小區(qū)域，稱為磁疇。一個(gè)典型的磁疇寬度約為10-3cm，體積約為10-9cm3，內(nèi)部大約含有1014個(gè)磁性原子。在沒有外加磁場(chǎng)作用時(shí)，鐵磁性材料內(nèi)各磁疇的磁矩方向相互抵消，對(duì)外顯示不出磁性，如下圖a。

鐵磁性材料的磁疇方向a）不顯示磁性；b）磁化

c）保留一定剩磁當(dāng)把鐵磁性材料放到外加磁場(chǎng)中去時(shí)，磁疇就會(huì)受到外加磁場(chǎng)的作用，一是使磁疇磁矩轉(zhuǎn)動(dòng)，二是使疇壁發(fā)生位移，最后全部磁疇的磁矩方向轉(zhuǎn)向與外加磁場(chǎng)方向一致，鐵磁性材料被磁化，顯示出很強(qiáng)的磁性。永久磁鐵中的磁疇，在一個(gè)方向上占優(yōu)勢(shì)，因而形成N和S極，能顯示出很強(qiáng)的磁性。在高溫情況下，磁體中分子熱運(yùn)動(dòng)會(huì)破壞磁疇的有規(guī)則排列，使磁體的磁性削弱。超過(guò)某一溫度后，磁體的磁性也就全部消失而呈現(xiàn)順磁性，實(shí)現(xiàn)了材料的退磁。鐵磁性材料在此溫度以上不能再被外加磁場(chǎng)磁化，并將失去原有的磁性的臨界溫度稱為居里點(diǎn)或居里溫度。從居里點(diǎn)以上的高溫冷卻下來(lái)時(shí)，只要沒有外磁場(chǎng)的影響，材料仍然處于退磁狀態(tài)。一些鐵磁性材料的居里點(diǎn)見下表鐵磁性材料的居里點(diǎn)材料居里點(diǎn)（℃）鐵鎳鈷鐵，硅5%鐵，鉻10%鐵，錳4%鐵，釩6%7693651150720740715815曲線特征：2.2.4磁滯回線

飽和磁場(chǎng)強(qiáng)度Bm矯頑力

Hc

2.5漏磁場(chǎng)與磁粉檢測(cè)2.5.1漏磁場(chǎng)的形成

所謂漏磁場(chǎng)，就是鐵磁性材料磁化后，在不連續(xù)性處或磁路的截面變化處，磁感應(yīng)線離開和進(jìn)入表面時(shí)形成的磁場(chǎng)。漏磁場(chǎng)形成的原因，是由于空氣的磁導(dǎo)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于鐵磁性材料的磁導(dǎo)率。如果在磁化了的鐵磁性工件上存在著不連續(xù)性或裂紋，則磁感應(yīng)線優(yōu)先通過(guò)磁導(dǎo)率高的工件，這就迫使不部分磁感應(yīng)線從缺陷下面繞過(guò)，形成磁感應(yīng)線的壓縮。但是，工件上這部分可容納的磁感應(yīng)線數(shù)目也是有限的，又由于同性磁感應(yīng)線相斥，所以，不部分磁感應(yīng)線從不連續(xù)性中穿過(guò)，另一部分磁感應(yīng)線遵從折射定律幾乎從工件表面垂直地進(jìn)入空氣中去繞過(guò)缺陷又折回工件，形成了漏磁場(chǎng)。

2.5.3漏磁場(chǎng)對(duì)磁粉的作用力

漏磁場(chǎng)對(duì)磁粉的吸附可看成是磁極的作用，如果有磁粉在磁極區(qū)通過(guò)，則將被磁化，也呈現(xiàn)出N極和S極，并沿著磁感應(yīng)線排列起來(lái)。當(dāng)磁粉的兩極與漏磁場(chǎng)的兩極互相作用時(shí)，磁粉就會(huì)被吸附并加速移到缺陷上去。漏磁場(chǎng)的磁力作用在磁粉微粒上，其方向指向磁感應(yīng)線最大密度區(qū)，即指向缺陷處。見下頁(yè)圖

漏磁場(chǎng)的寬度要比缺陷的實(shí)際寬度大數(shù)倍至數(shù)十倍，所以磁痕對(duì)缺陷寬度具有放大作用，能將目視不可見的缺陷變成目視可見的磁痕使之容易觀察出來(lái)。

磁粉受漏磁場(chǎng)吸引（2）缺陷位置及形狀的影響

a缺陷埋藏深度的影響

影響很大

同樣的缺陷，位于工件表面時(shí)，產(chǎn)生的漏磁場(chǎng)大；若位于工件的近表面，產(chǎn)生的漏磁場(chǎng)顯著減??；若位于工件表面很深處，則幾乎沒有漏磁場(chǎng)泄漏出工件表面。

b缺陷方向的影響

缺陷垂直于磁場(chǎng)方向，漏磁場(chǎng)最大，也最有利于缺陷的檢出；若與磁場(chǎng)方向平行則幾乎不產(chǎn)生漏磁場(chǎng)；當(dāng)缺陷與工件表面由垂直逐漸傾斜成某一角度，而最終變?yōu)槠叫?，即傾角等于0時(shí)，漏磁場(chǎng)也由最大下降至零，下降曲線類似于正弦曲線由最大值降至零值的部分。c缺陷深寬比的影響

缺陷的深寬比是影響漏磁場(chǎng)的一個(gè)重要因素，缺陷的深寬比愈大，漏磁場(chǎng)愈大，缺陷愈容易發(fā)現(xiàn)。（3）工件表面覆蓋層的影響（4）工件材料及狀態(tài)的影響

晶粒大小的影響含碳量的影響熱處理的影響