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。 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：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，可以利用磁力线来表 示。
2.1.3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
（a）马蹄形磁铁被校直成条形磁铁后N极和S极的位置
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：
• 磁力线在磁体外，是由N极出发穿过空气进入S极，在磁体内 是由S极到N极的闭合线； • 磁力线互不相交； • 同性磁极相斥，因同性磁极间间磁力线有互相排挤的倾向； • 异性磁极相吸，因异性磁极间磁力线有缩短长度的倾向。
1.2 磁粉探伤 Magnetic Particle T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 小。如图1－1所示。 1.3 磁粉探伤的适用性和局限性 适用性： 磁粉探伤适用于检测铁磁性材料表面和近表面尺寸很小、间隙极 窄（如可检测出长0.1mm、宽为微米级的裂纹），目视难以看出 的不连续性。
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、型材、管材、棒材、焊接件、铸钢件及锻 钢件进行检测。 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。
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°的分层和折叠 难以发现。
2.2.5 磁滞回线 饱和磁场强度 Bm 矫顽力 Hc
铁磁性材料的特性：
• 高导磁性 • 磁饱和性 • 磁滞性 根据矫顽力Hc大小分为软磁材料（Hc<=400A/m）和硬磁材料 （Hc>=8000A/m） 软磁材料与硬磁材料的特征
(1)软磁材料──是指磁滞回线狭长，具有高磁导率、低剩磁、低矫顽力 和低磁阻的铁磁性材料。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、低碳钢和软磁铁氧体等材料。 (2)硬磁材料──是指磁滞回线肥大，具有低磁导率、高剩磁、高矫顽力 和高磁阻的铁磁性材料。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、稀土钴和硬磁铁氧体等材料。
图（c）所示的漏磁场。
2.6.3 漏磁场对磁粉的作用力
漏磁场对磁粉的吸附可看成是磁极的作用，如果有磁粉 在磁极区通过，则将被磁化，也呈现出N极和S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 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，其方向指向磁感应线最大密度 区，即指向缺陷处。 见下页 图
磁粉检测基础
1 磁粉探伤基础知识
1.1 磁粉探伤与磁性检测（分类方法）
漏磁场探伤：是利用铁磁性材料或工件磁化后，在表面和近表面 如有不连续性（材料的均质状态即致密性受到破坏）存在，则在不 连续性处磁力线离开工件和进入工件表面发生局部畸变产生磁极， 并形成可检测的漏磁场进行探伤的方法。漏磁场探伤包括磁粉探伤 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 尔元件检测法、磁敏二极管探测法。
2.3电流的磁场 2.3.1通电圆柱导体的磁场 磁场方向：与电流方向有关，用右手定则确定。 磁场大小：安培环路定律计算 H dl I 根据上式，通电直长导体表面的磁场强度为：
H
I 2R
2.6 漏磁场 2.6.1 漏磁场的形成
所谓漏磁场，就是铁 磁性材料磁化后，在不 连续性处或磁路的截面 变化处，磁感应线离开 和进入表面时形成的磁 场。如右图
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。
磁粉受漏磁场吸引
2.6.4 影响漏磁场的因素
（1）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。一般说 来，外加磁场强度一定要大于产生最大磁导率μm 对应的磁场强度Hμm，使磁导率减小，磁阻增大， 漏磁场增大。 当铁磁性材料的磁感应强度达到饱和值的80%左 右时，漏磁场便会迅速增大。
1
f
500
f r
――电导率
f ――电流的频率
交流电的优点： a 对表面缺陷检测灵敏度高 b 容易退磁 c 能够实现感应电流磁化 d 能够实现多向磁化 e 变截面工件磁场分布较均匀 f 有利于磁粉迁移 g 用于评价直流电发现的磁痕显示 h 适用于在役工件的检验 I 适用于Φ≤12mm弹簧钢丝的检验 J 交流电磁化时，两次磁化的工序间不需要退磁 交流电的局限性：a 剩磁法检验时，受交流电断电相位的影响 b 探测缺陷的深度小。 交流断电相位的控制：为了得到稳定和最大的剩磁
（2）缺陷位置及形状的影响 a 缺陷埋藏深度的影响 影响很大 同样的缺陷，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 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。
b 缺陷方向的影响 缺陷垂直于 磁场方向，漏磁场最大，也最有 利于缺陷的检出；若与磁场方向 平行则几乎不产生漏磁场；当缺 陷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0时，漏磁场也由最大 下降至零，下降曲线类似于正弦 曲线由最大值降至零值的部分。 c 缺陷深宽比的影响 缺陷的深 宽比是影响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。
磁感应强度：
将原来不具有磁性的铁磁性材料放入外加磁场内，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B。 单位是T （SI）和Gs （CGS）。磁感应强度是矢量，有大小和方 向， 可用磁感应线来表示，磁感应强度的大小等于穿过与磁感应线垂直 的单位面积上的磁通量，所以磁感应强度又称为磁通密度。
两磁极间漏磁场分布
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 感应线优先通过磁导率高的工件，这就迫使不部分磁感应线从缺陷 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 感应线数目也是有限的，又由于同性磁感应线相斥，所以，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。
2.2.2 磁畴
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10-5cm3 ，在这个小区域内，含有大约 1012～1015个原子，各原子的磁化方向一致，对外呈现磁性。
铁磁性材料的磁畴方向 a）不显示磁性； b）磁化 c）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场的 作用，一是使磁畴磁矩转动，二是使畴壁发生位移，最后全部磁畴 的磁矩方向转向与外加磁场方向一致，铁磁性材料被磁化，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规则排列，使磁 体的磁性削弱。超过居里点后，磁性全部消失，变为顺磁质。
2.2.3 磁化过程
(1)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 (a) (2)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， 而磁矩方向与外加磁场方向相反的磁畴体积减小，畴壁发生位移，如图 (b)。 (3)增大外加磁场时，磁矩转动畴壁继续位移， 最后只剩下与外加磁场方向比较 接近的磁畴，如图 (c)。 (4)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 (d)。 (5)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向有序排列， 达到磁化饱和，相当于一个微小磁铁或磁偶极子，产生N极和S极，宏观上呈现 磁性，如图 (e)。
（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
3 磁化方法与磁化电流
3.1 磁化电流
磁粉探伤采用的磁化电流有交流电、整流电（包括单相半波整流 电、单相全波整流电、三相半波整流电和三相全波整流电）、直流 电和冲击电流，其中最常用的磁化电流是交流电、单相半波直流电 和三相全波整流电。 3.1.1 交流电 概念：峰值、有效值、平均值、趋肤效应、趋肤深度（穿透深度） 交流电的趋肤效应：导体表面电流密度大，内部电流密度小 产生的原因是电磁感应产生了涡流。 电流从表面值下降到1/e≈0.37的深度称为趋肤深度，可由下式求 出： r ――磁导率
局限性：a 退磁较困难 b 检测缺陷深度不如直流电大 c 要求较大的输入功率 三相全波整流电 磁粉探伤中最常用的磁化电流之一，其优点：
a 具有很大的渗透性和很小的脉动性 c 适用于近表面缺陷的检测 d 需要设备的输入功率小。
b 剩磁稳定
局限性： a 退磁困难 b 退磁场大 c 变截面工件磁化不均匀 d 不适用于干法检验 e 在周向和纵向磁化工序间需要退磁。 直流电 最早使用，现在使用少，其优缺点： a 具有很大的渗透性和很小的脉动性 b 剩磁稳定 c 适用于近表面缺陷的检测 d 需要设备的输入功率小。 局限性：a 退磁困难 b 退磁场大 c 不适用于干法检验 d 在周向和纵向磁化工序间需要退磁。