第五单元磁粉探伤教学课件

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1、1 磁粉探伤基础知识磁粉探伤基础知识1.1 磁粉探伤与磁性检测（分类方法）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，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

2、，磁粉探伤是利用铁磁性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。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。1.2 磁粉探伤磁粉探伤Magnetic Pa

3、rticle Testing，简称，简称 MT基本原理是：铁磁性材料和工件被磁化后，由于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、形状和大而显示出不连续性的位置、形状和大小。如图小。如图11所示。所示。磁粉探伤的适用性和局限性磁粉探伤的适用性和局限性 适用性：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磁粉检测可对原材

4、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。行检测。马氏体不锈钢和沉淀硬化不锈钢具有磁性，可进行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。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程序 承压设备磁粉检测的七个程序是：承压设备磁粉检测的七个程序是：(1)预处理；预处理；(2)磁化；磁化；(3)施加磁粉或磁悬液；施加磁粉或磁悬液；(4)磁痕的观察与记录；磁痕的观察与记录；(5)缺陷评

5、级；缺陷评级；(6)退磁；退磁；(7)后处理。后处理。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。1.3 磁粉探伤方法与其他表面探伤方法的比较磁粉探伤方法与其他表面探伤方法的比较 P.6 表 1-1 磁粉检测在压力容器定期检验中的重要性磁粉检测在压力容器定期检验中的重要性2 磁粉探伤的物理基础磁粉探伤的物理基础2.1 磁粉探伤中的相关物理量磁粉探伤中的相关物理量2.1.1 磁的基本现象磁的基本现象磁性、磁体、磁极、磁化磁性、磁体、磁极、磁化磁性：磁铁能够吸

6、引铁磁性材料的性质叫磁性。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。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。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。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 磁场和磁力线磁场和磁力线 磁场：具有磁性作用的空间磁场：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

7、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。磁力线（a）马蹄形磁铁被校直成条形磁铁后）马蹄形磁铁被校直成条形磁铁后N极和极和S极的位置极的位置（b）具有机加工槽的条形磁铁产生的漏磁场）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）纵向磁化裂纹产生的漏磁场 条形磁铁的磁力线分布条形磁铁的磁力线分布 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：2.1.3 真空中的恒定磁场1 磁感应强度B：磁感应强度磁感应强度B为矢量，其方向为该点处小磁针为矢量，其方向为该点处小磁针N极的方向，可以用右手螺旋法极的方向，

8、可以用右手螺旋法则来确定：由正电荷所受力则来确定：由正电荷所受力Fm的方向，关系沿小于的方向，关系沿小于的角度转向正电荷运动速的角度转向正电荷运动速度度的方向，这时螺旋前进的方向便是该点的方向，这时螺旋前进的方向便是该点B的方向，如图的方向，如图2-7所示；所示；B的方向总是垂直于的方向总是垂直于Fm 和和组成的平面。组成的平面。图图 2-7 B、Fm、的方向的方向 qFBm在国际单位制中，力在国际单位制中，力Fm的单位用牛顿（的单位用牛顿（N），电量），电量q的单位用库的单位用库仑（仑（C），速度），速度v的单位用米的单位用米/秒（秒（m/s），磁感应强度的单位定为），磁感应强度的单位定为N

9、s/（Cm）N/(Am)，称为特斯拉，用，称为特斯拉，用T表示，即表示，即 1T=1N/(Am)磁感应强度的另一个单位是高斯，用磁感应强度的另一个单位是高斯，用Gs表示，两个单位的换算关表示，两个单位的换算关系为系为 1T=104Gs 地球磁场的数量级大约是地球磁场的数量级大约是10-4T，严格讲地球表面的磁场在赤道，严格讲地球表面的磁场在赤道处约为处约为0.310-4T，在两极处约为，在两极处约为0.610-4T。大型的电磁铁能。大型的电磁铁能激发出约为激发出约为2T的恒定磁场，超导磁体能激发高达的恒定磁场，超导磁体能激发高达25T的磁场，人体的磁场，人体心脏激发的磁场约为心脏激发的磁场约为

10、310-10T，而脉冲星表面的磁场约为，而脉冲星表面的磁场约为108T。可以用磁感应线来描绘磁场的分布，并且规定：通过磁场中某点处垂直于可以用磁感应线来描绘磁场的分布，并且规定：通过磁场中某点处垂直于B矢矢量的单位面积的磁感应线数等于该点量的单位面积的磁感应线数等于该点B矢量的大小，该点磁感应线的切线方向为矢量的大小，该点磁感应线的切线方向为B矢量的方向。矢量的方向。在任何磁场中，每一条磁感应线都是和闭合电流相互套链的无头无尾的闭合在任何磁场中，每一条磁感应线都是和闭合电流相互套链的无头无尾的闭合线，磁场较强的地方，磁感应线较密；反之，磁感应线就较疏，线，磁场较强的地方，磁感应线较密；反之，磁

11、感应线就较疏，在磁场中，通过一给定曲面的总磁感应线，称为通过该曲面的磁通量，用在磁场中，通过一给定曲面的总磁感应线，称为通过该曲面的磁通量，用表示表示。在曲面上取面积元在曲面上取面积元ds，如图所示，如图所示，ds的法线方向与该点处磁感应强度方向的法线方向与该点处磁感应强度方向之间的夹角为之间的夹角为，则通过面积元，则通过面积元ds的磁通量为的磁通量为所以，通过有限曲面所以，通过有限曲面S的磁通量为的磁通量为磁通量的单位为磁通量的单位为Tm2，叫做韦伯（，叫做韦伯（Wb）。因此，磁感应强度也称为磁通密度。）。因此，磁感应强度也称为磁通密度。在在CGS单位制中，磁通的单位是麦克斯韦单位制中，磁通

12、的单位是麦克斯韦(Mx)，1 麦克斯韦表示通过麦克斯韦表示通过1根磁力线，在根磁力线，在SI单位制中，磁通的单位是韦伯单位制中，磁通的单位是韦伯(Wb)，其换算关系为：，其换算关系为：1韦伯韦伯(Wb)108麦克斯韦麦克斯韦(Mx)1麦克斯韦麦克斯韦(Mx)10-8韦伯韦伯(Wb)dSBcosdS SB BddsdSB 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。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

13、必然等于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，即然为零，即 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。理说明，磁场是涡旋场，其磁感应线无头无尾，恒是闭合的。sdSB0(1)毕奥萨伐尔定律毕奥萨伐尔定律 一个载流导体一个载流导体L在空间任一点在空间任一点P产生的磁感应强度可由毕奥萨伐产生的磁感应强度可由毕奥萨伐尔定律来确定，即尔定律

14、来确定，即 电流元所激发的磁感应强度电流元所激发的磁感应强度 LLrI30d4dr rl lB BB B 式中，式中，dl表示在载流导体上沿电流方向所取的线元，表示在载流导体上沿电流方向所取的线元，I为导线中为导线中的电流，的电流，r是从电流元所在点到是从电流元所在点到P点的矢量点的矢量r的大小，的大小，H/m，称为真空磁导率，称为真空磁导率，dB的方向垂直于的方向垂直于Idl与与r组成的平面，指向为由组成的平面，指向为由Idl经小于经小于的角度转向的角度转向r时右螺旋前进的时右螺旋前进的方向，方向，如上图所示。如上图所示。（2）载流长直导体的磁场）载流长直导体的磁场 设有长为设有长为L的载流

15、直导体，其电流为的载流直导体，其电流为I，计算离直导体距离为，计算离直导体距离为a的的P点的磁感应点的磁感应强度时，先在直导体上任取一电流元强度时，先在直导体上任取一电流元Idl，如图，如图2-11所示。按毕奥萨伐尔定所示。按毕奥萨伐尔定律，这电流元在给定律，这电流元在给定P点的磁感应强度点的磁感应强度dB为为 dB的方向由的方向由Idlr来确定，即垂直纸面向内，在图中用来确定，即垂直纸面向内，在图中用 表示。由于长直导表示。由于长直导体体L上每一个电流元在上每一个电流元在P点的磁感应强点的磁感应强dB的方向都是一致的（垂直纸面向内），的方向都是一致的（垂直纸面向内），所以矢量积分所以矢量积分

16、7010430d4drIr rl lB BLB BB BdLLrlIBB20sind4d由右图可得，由右图可得，从而得到：从而得到：式中，式中，1和和2分别为直线的两个端点到分别为直线的两个端点到P点的矢量与点的矢量与P点到直点到直导线垂线之间的夹角。角导线垂线之间的夹角。角从垂线向上转时取正值，从垂线向下转从垂线向上转时取正值，从垂线向下转时取负值。时取负值。cossinsecartanaldsecad2l)sin(sina4dcosa4sind412002021IIrlIBL2122a2)2sin(2sina400IIB（3）载流圆线圈轴线上的磁场）载流圆线圈轴线上的磁场 设有圆形线圈设有

17、圆形线圈L，半径为，半径为R，通以电流，通以电流I，如图，如图2-12所示。根据所示。根据毕奥萨伐尔定律，圆线圈上任一电流元毕奥萨伐尔定律，圆线圈上任一电流元Idl在轴线在轴线P点产生的磁感点产生的磁感应强度应强度dB为为 各电流元在各电流元在P点的磁感应强度大小相等，方向各不相同，但各点的磁感应强度大小相等，方向各不相同，但各dB与轴线成一相与轴线成一相等的夹角（如上图）。我们把等的夹角（如上图）。我们把dB分解为平行于轴线的分矢量分解为平行于轴线的分矢量dB和垂直于轴线和垂直于轴线的分矢量的分矢量dB。由于对称关系，任一直径两端的电流元在。由于对称关系，任一直径两端的电流元在P点的磁感应强

18、度的垂点的磁感应强度的垂直轴线的分量直轴线的分量dB大小相等，方向相反，因此，载流圆线圈上电流在大小相等，方向相反，因此，载流圆线圈上电流在P点点dB互相抵消，而互相抵消，而dB互相加强。所以互相加强。所以P点磁感应强度为圆形线圈上所有电流元的点磁感应强度为圆形线圈上所有电流元的dB的代数和，即的代数和，即30d4drIr rl lB BLLBBsinddB/20d4drlIBRrIlrIrlIBLR24sind4sinsind420202020222xRr2122)(sinxRRrR23220232220)(2)(2xRISxRIRB2RS 圆线圈轴线上各点的磁感应强度都沿轴线方向，与电流方

19、向组成圆线圈轴线上各点的磁感应强度都沿轴线方向，与电流方向组成右手螺旋关系，离圆心距离右手螺旋关系，离圆心距离x越远，磁场越弱。在圆心越远，磁场越弱。在圆心O点处点处 ，由上式得由上式得(4)载流直螺线管内部的磁场载流直螺线管内部的磁场 直螺线管是指均匀地密绕在直圆柱面上的螺旋形线圈，如图所直螺线管是指均匀地密绕在直圆柱面上的螺旋形线圈，如图所示。示。0 xRIB200最后经计算可得最后经计算可得 如果螺线管为如果螺线管为“无限长无限长”，亦即螺线管的长度较其直径大得多时，亦即螺线管的长度较其直径大得多时，所以所以 这一结果说明：任何绕得很紧密的长螺线管内部轴线上的磁感应强度和点的这一结果说明

20、：任何绕得很紧密的长螺线管内部轴线上的磁感应强度和点的位置无关。还可以证明，对于不在轴线上的内部各点位置无关。还可以证明，对于不在轴线上的内部各点B的值也等于，因此的值也等于，因此“无限无限长长”螺线管内部的磁场是均匀的。螺线管内部的磁场是均匀的。21)cos(cos2d)sin(21200nInIB102nIB0 还可以证明，对于不在轴线上的内部各点还可以证明，对于不在轴线上的内部各点B的值也等于的值也等于 ，因此，因此“无限长无限长”螺线管内部的磁场是均匀的。螺线管内部的磁场是均匀的。对长螺线管的端点来说，例如在对长螺线管的端点来说，例如在A1点，点，所以在，所以在A1点处的磁点处的磁感应

21、强度为感应强度为 恰好是内部磁感应强度的一半。长直螺线管所激发的恰好是内部磁感应强度的一半。长直螺线管所激发的磁感应强度的方向沿着螺线管轴线，其指向可按右手定则确定，右手四指表示电磁感应强度的方向沿着螺线管轴线，其指向可按右手定则确定，右手四指表示电流的流向，拇指就是磁场的指向。流的流向，拇指就是磁场的指向。nI02102nIB0214 安培环路定理安培环路定理 已知长直载流导体周围的磁感应线是一组以导体为中心的同心已知长直载流导体周围的磁感应线是一组以导体为中心的同心圆，如下图（圆，如下图（a）所示。在垂直于导线的平面内任意作一包围电）所示。在垂直于导线的平面内任意作一包围电流的闭合曲线流的

22、闭合曲线L，如下图，如下图(b)所示，线上任一点所示，线上任一点P的磁感应强度为的磁感应强度为 式中式中I为导线中的电流，为导线中的电流，r为该点离开导线的距离。由图可知，为该点离开导线的距离。由图可知，所以按图中所示的绕行方向沿这条闭合曲线所以按图中所示的绕行方向沿这条闭合曲线B矢量的线积分为矢量的线积分为rIB20dcosdrl2000200d2d2ddcosdIIrrIBrlBLLLl lB B 以上结果虽然是从长直载流导线的磁场的特例导出以上结果虽然是从长直载流导线的磁场的特例导出的，但其结论具有普遍性，对任意几何形状的通电导体的的，但其结论具有普遍性，对任意几何形状的通电导体的磁场都

23、是适用的，而且当闭合曲线包围多根载流导线时也磁场都是适用的，而且当闭合曲线包围多根载流导线时也同样适用，故一般可写成同样适用，故一般可写成 该式表达了电流与它所激发磁场之间的普遍规律，称为该式表达了电流与它所激发磁场之间的普遍规律，称为安培环路定理。安培环路定理。LI0dl lB B2.1.4 磁介质中的磁场磁介质中的磁场 1.磁介质磁介质 能影响磁场的物质称为磁介质。各种宏观物质对磁场都有不同程度的影响，能影响磁场的物质称为磁介质。各种宏观物质对磁场都有不同程度的影响，因此一般都是磁介质。因此一般都是磁介质。设某一电流分布在真空中激发的磁感应强度为设某一电流分布在真空中激发的磁感应强度为B0

24、，那么在同一电流分布下，那么在同一电流分布下，当磁场中放进了某种磁介质后，磁化了的磁介质激发附加磁感应强度当磁场中放进了某种磁介质后，磁化了的磁介质激发附加磁感应强度B，这时磁，这时磁场中任一点的磁感应强度场中任一点的磁感应强度B等于等于B0和和B的矢量和，即的矢量和，即BB0B 顺磁性材料顺磁性材料这类磁介质磁化后使磁介质中的磁感应强度这类磁介质磁化后使磁介质中的磁感应强度B稍大于稍大于B0，即，即BB0，如铝、铬、锰、铂、氮等，能被磁体轻微吸引。，如铝、铬、锰、铂、氮等，能被磁体轻微吸引。抗磁性材料抗磁性材料这类磁介质磁化后使磁介质中的磁感应强度这类磁介质磁化后使磁介质中的磁感应强度B稍小

25、于稍小于B0，即，即BB0，如铁、镍、钴、釓及其合金等，铁磁质能显著地增强磁场，能被磁体，如铁、镍、钴、釓及其合金等，铁磁质能显著地增强磁场，能被磁体强烈吸引。强烈吸引。Vm mp pMM 设有一设有一“无限长无限长”的载流直螺线管，管内充满均匀磁介质，电流在螺线管内的载流直螺线管，管内充满均匀磁介质，电流在螺线管内激激发均匀磁场。在此磁场中磁介质被均匀磁化，这时磁介质中各个分子电流平面将发均匀磁场。在此磁场中磁介质被均匀磁化，这时磁介质中各个分子电流平面将转到与磁场的方向相垂直，下图表示磁介质内任一截面上分子电流排列的情况。转到与磁场的方向相垂直，下图表示磁介质内任一截面上分子电流排列的情况

26、。从图（从图（b）和（）和（c）中可以看出，在磁介质内部任意一点处，总是有两个方向相）中可以看出，在磁介质内部任意一点处，总是有两个方向相反的分子电流通过，结果相互抵消；只有在截面边缘处，分子电流未被抵消，形反的分子电流通过，结果相互抵消；只有在截面边缘处，分子电流未被抵消，形成与截面边缘重合的圆电流。对磁介质的整体来说，未被抵消的分子电流是沿着成与截面边缘重合的圆电流。对磁介质的整体来说，未被抵消的分子电流是沿着柱面流动的，称为束缚面电流。对顺磁性物质，束缚面电流和螺线管上导体中的柱面流动的，称为束缚面电流。对顺磁性物质，束缚面电流和螺线管上导体中的电流电流I方向相同；对抗磁性物质，则两者方

27、向相反。方向相同；对抗磁性物质，则两者方向相反。设设 为圆柱形磁介质表面上为圆柱形磁介质表面上“单位长度的束缚面电流单位长度的束缚面电流”，S 为磁为磁介介质的截面积，质的截面积，为所选取的一段磁介质的长度。在长度为所选取的一段磁介质的长度。在长度 上，束缚上，束缚电流的总量值为电流的总量值为 ，因此在这段磁介质总体积，因此在这段磁介质总体积 中的总磁中的总磁矩为矩为所以所以 在图在图(a)所示的圆柱形磁介质的边界附近，取一长方形闭合回路所示的圆柱形磁介质的边界附近，取一长方形闭合回路ABCD，AB边边在磁介质内部，它平行于圆柱轴线，长度为在磁介质内部，它平行于圆柱轴线，长度为l，而，而BC、

28、AD两边则垂直于柱面。两边则垂直于柱面。在磁介质内部各点处，在磁介质内部各点处，M都沿都沿AB方向，大小相等，在柱外各点处方向，大小相等，在柱外各点处M=0。所以。所以M沿沿BC、CD、DA三边的积分为零，因而三边的积分为零，因而M对闭合回路对闭合回路ABCD的积分等于的积分等于M沿沿AB边的积分，即边的积分，即sllsslISlSlSIpssmssmSlSlVpMBAMlMABl lMMl lMMdd将 代入得 该式表明，磁化强度对闭合回路的线积分等于通过回路所包围的该式表明，磁化强度对闭合回路的线积分等于通过回路所包围的面面 积内的总束缚电流。该式虽是从均匀磁化介质及长方形闭合回积内的总束

29、缚电流。该式虽是从均匀磁化介质及长方形闭合回路的简单特例导出的，但却是在任何情况都普遍适用的关系式。路的简单特例导出的，但却是在任何情况都普遍适用的关系式。在电流产生磁场中有磁介质存在时，空间任一点的磁感应强度在电流产生磁场中有磁介质存在时，空间任一点的磁感应强度B等于导线中的电流（称为传导电流）所激发的磁场与磁介质磁化后等于导线中的电流（称为传导电流）所激发的磁场与磁介质磁化后束缚电流所激发的附加磁场的矢量和，这时安培环路定理应为束缚电流所激发的附加磁场的矢量和，这时安培环路定理应为sMssIll lMMd)(d0sIIl lB B)d(d0l lMMl lB BIIl lMMB Bd)(0

30、MMB BH H0H 称为磁场强度矢量，其单位为安称为磁场强度矢量，其单位为安/米（米（A/m），故有），故有 该式称为有磁介质时的安培环路定理，它表明该式称为有磁介质时的安培环路定理，它表明H矢量的矢量的环流（沿任何闭合曲线的线积分）只和传导电流环流（沿任何闭合曲线的线积分）只和传导电流I有关，有关，与磁介质的磁性无关。与磁介质的磁性无关。因为磁化强度因为磁化强度M不仅和磁介质的性质有关，也和磁介质所在处的不仅和磁介质的性质有关，也和磁介质所在处的磁场有关，实验证明，对于各向同性的磁介质，在磁介质中任一点磁场有关，实验证明，对于各向同性的磁介质，在磁介质中任一点磁化强度磁化强度M和磁场强度和

31、磁场强度H 成正比，即成正比，即 式中，式中，为物质的磁化率，它对不同的物质是不同的，对抗磁质是负值，对为物质的磁化率，它对不同的物质是不同的，对抗磁质是负值，对顺磁质是正值，但都很小，对铁磁质为正，而且很高。顺磁质是正值，但都很小，对铁磁质为正，而且很高。Il lH HdH HMMmm因为因为通常令通常令 称为该磁介质的相对磁导率，于是有称为该磁介质的相对磁导率，于是有式中式中 称为磁介质的磁导率，或称为绝对磁导率。称为磁介质的磁导率，或称为绝对磁导率。对于各向同性的磁介质，和都是无量纲的常数。所有顺磁性材料、对于各向同性的磁介质，和都是无量纲的常数。所有顺磁性材料、抗磁性材料的磁化率都很小

32、，其相对磁导率几乎等于抗磁性材料的磁化率都很小，其相对磁导率几乎等于1，这说明它，这说明它们对原磁场只产生微弱的影响。们对原磁场只产生微弱的影响。为了形象地表示出磁场中为了形象地表示出磁场中H 矢量的分布，可以引入矢量的分布，可以引入H 线（磁力线（磁力线）来描述磁场，规定如下：磁力线上任一点的切线方向和该点线）来描述磁场，规定如下：磁力线上任一点的切线方向和该点H矢量的方向相同，磁力线的疏密程度代表矢量的方向相同，磁力线的疏密程度代表H矢量的大小，磁力线越矢量的大小，磁力线越密，表示密，表示H越大，磁力线越疏，表示越大，磁力线越疏，表示H越小。越小。H HMMH HB B)1(000mmr1

33、rH HH HB Br0r02.2 铁磁性材料铁磁性材料2.2.1 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区域，这些自发磁化的微小区域，个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。称为磁畴。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，内部大约含有约含有1014个磁性原子。个磁性原子。在没有外

34、加磁场作用时，在没有外加磁场作用时，铁磁性材料内各磁畴的磁铁磁性材料内各磁畴的磁矩方向相互抵消，对外显矩方向相互抵消，对外显示不出磁性，如下图示不出磁性，如下图a。铁磁性材料的磁畴方向铁磁性材料的磁畴方向a）不显示磁性；）不显示磁性；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场的作用，一是使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

35、性。方向一致，铁磁性材料被磁化，显示出很强的磁性。永久磁铁中的磁畴，在一个方向上占优势，因而形成永久磁铁中的磁畴，在一个方向上占优势，因而形成N和和S极，能显示出很强极，能显示出很强的磁性。的磁性。在高温情况下，磁体中分子热运动会破坏磁畴的有规则排列，使磁体的磁性在高温情况下，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，实现了材料的退磁。铁磁性材料在此温度以上不能再被外加磁场磁化，并将失去原有的磁性的退磁。铁磁性材料在此温度以上不能再被外加磁场磁化，并将失去原

36、有的磁性的临界温度称为居里点或居里温度。从居里点以上的高温冷却下来时，只要没有外临界温度称为居里点或居里温度。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。磁场的影响，材料仍然处于退磁状态。一些铁磁性材料的居里点见下表一些铁磁性材料的居里点见下表铁磁性材料的居里点铁磁性材料的居里点材 料居里点（）铁镍钴铁，硅5%铁，铬10%铁，锰4%铁，钒6%76936511507207407158152.2.3 磁化过程磁化过程 (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

37、，磁矩方向与外加磁场方向一致或接近的磁畴体积增大，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，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最后只剩下与外加磁场方向比较接近的磁畴，如图接近的磁畴，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

38、都沿外加磁场方向有序排列，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极和极和S极，宏观上呈现极，宏观上呈现磁性，如图磁性，如图(e)。2.2.4 磁化曲线磁化曲线是表征铁磁性材料磁特性的曲线，用以表示外加磁场强度磁化曲线是表征铁磁性材料磁特性的曲线，用以表示外加磁场强度H与磁感应强度与磁感应强度B的变化关系。的变化关系。BH曲线的测绘方法曲线的测绘方法:采用如图所示的装置曲线特征：2.2.5 磁滞回线典型磁性材料典型磁性材料30CrMnSiA 经经880油淬，油淬，300回

39、火状态下，测得的磁化曲线见下回火状态下，测得的磁化曲线见下图，包括图，包括BH曲线，曲线，H曲线，和曲线，和BrH曲线。曲线。铁磁性材料的特性：铁磁性材料的特性：高导磁性高导磁性磁饱和性磁饱和性磁滞性磁滞性根据矫顽力根据矫顽力Hc大小分为软磁材料大小分为软磁材料（HcR）和导体内部）和导体内部r处（处（rR 时时 rR时时 P.26 例例1、例、例2rIH222 RIrH应用应用钢棒通电法磁化钢棒通电法磁化 分别通交流和直流时，磁场强度和磁感应强度的分布特点分别通交流和直流时，磁场强度和磁感应强度的分布特点 钢管中心导体法磁化时，在钢管中心导体法磁化时，在通电中心导体内、外磁场分通电中心导体内

40、、外磁场分布与图布与图2-17相同，由于中心相同，由于中心导体为铜棒，其导体为铜棒，其 ，所，所以只存在以只存在H。在钢管上由于。在钢管上由于 ，所以能感应产，所以能感应产生较大的磁感应强度。并且生较大的磁感应强度。并且钢管内壁的磁场强度和磁感钢管内壁的磁场强度和磁感应强度都比外壁大。应强度都比外壁大。1r1r 磁场方向：右手定则磁场方向：右手定则 磁场大小：磁场大小：（1）钢管内表面）钢管内表面 H=0，B=0（直流和交流）（直流和交流）（2）钢管外表面及外部）钢管外表面及外部 （3）钢管横截面钢管横截面 设管内外半径分别为设管内外半径分别为R1和和R2，通直流电磁化，通直流电磁化，由安培环

41、路定律得由安培环路定律得 ()钢管直接通电法磁化时，由于其内部磁场强度为零，所钢管直接通电法磁化时，由于其内部磁场强度为零，所以不能用磁粉检测的方法来检测内表面即近表面的缺陷。以不能用磁粉检测的方法来检测内表面即近表面的缺陷。)(2)(2122212RRrRrIH21RrRRIH22.3.3 通电线圈的磁场 右手定则 磁场大小：磁场大小：22cosDLNILNIHcos)cos(cos210120nInIBH磁场强度（磁场强度（A/m）N线圈匝数线圈匝数L线圈长度（线圈长度（m）D线圈直径（线圈直径（m）线圈对角线与轴线的夹角线圈对角线与轴线的夹角线圈纵向磁化的磁化力用安匝（线圈纵向磁化的磁化

42、力用安匝（IN）来表示。）来表示。a 按结构分按结构分 电缆缠绕线圈和螺管线圈电缆缠绕线圈和螺管线圈b 按填充系数按填充系数 低填充低填充 中填充中填充 高填充高填充c 按按L/D 短螺管线圈短螺管线圈 LD 线圈内磁场分布特点：在有限长螺管线圈内部的在有限长螺管线圈内部的中心轴线上，磁场分布较均中心轴线上，磁场分布较均匀，线圈两端处的磁场强度匀，线圈两端处的磁场强度为内部的为内部的1/2左右，见右图。左右，见右图。在线圈横截面上，靠近线圈在线圈横截面上，靠近线圈内壁中心的磁场强度较线圈中内壁中心的磁场强度较线圈中心强，见右图。心强，见右图。无限长螺管线圈无限长螺管线圈LD 内部磁场分布均匀，

43、并且磁场内部磁场分布均匀，并且磁场只存在于线圈内部，磁力线方向只存在于线圈内部，磁力线方向与线圈的中心轴线平行。与线圈的中心轴线平行。理论计算理论计算 P31 例例1 例例2应用应用（1）开路磁化：把需要磁化的工件放在线圈中进行磁化或对大型）开路磁化：把需要磁化的工件放在线圈中进行磁化或对大型工件进行绕电缆进行磁化，常称为线圈法。线圈法磁化的磁化力工件进行绕电缆进行磁化，常称为线圈法。线圈法磁化的磁化力一般用安匝数一般用安匝数(NI)表示。线圈法磁化工件时，由于在工件两端产表示。线圈法磁化工件时，由于在工件两端产生磁极，因而会产生退磁场。生磁极，因而会产生退磁场。（2）闭路磁化：把线圈绕在铁芯

44、上构成电磁轭或交叉磁轭对工件）闭路磁化：把线圈绕在铁芯上构成电磁轭或交叉磁轭对工件进行的磁化，常称为磁轭法。进行的磁化，常称为磁轭法。磁轭法磁化时，以提升力来衡量导入工件的磁感应强度或磁通。磁磁轭法磁化时，以提升力来衡量导入工件的磁感应强度或磁通。磁轭法磁化工件不产生磁极，因而没有退磁场的影响。轭法磁化工件不产生磁极，因而没有退磁场的影响。1.感应电流的产生感应电流的产生 如下图，将铁芯插入环行工件中，把工件当作变压器的次级线如下图，将铁芯插入环行工件中，把工件当作变压器的次级线圈。当线圈中通以交流电后，通过铁芯的磁通也是交变的，由于电圈。当线圈中通以交流电后，通过铁芯的磁通也是交变的，由于电

45、磁感应的作用，因而在工件中就产生了周向的感应电流。该感应电磁感应的作用，因而在工件中就产生了周向的感应电流。该感应电流在工件中又产生磁场，称为感应磁场。流在工件中又产生磁场，称为感应磁场。2.应用应用 主要应用在环行工件的磁化中。主要应用在环行工件的磁化中。当有多个磁场同时对工件进行多方向磁化时，对工件作用的磁场当有多个磁场同时对工件进行多方向磁化时，对工件作用的磁场应是各磁场的矢量和，即合成磁场为各个磁场矢量的叠加。下面介应是各磁场的矢量和，即合成磁场为各个磁场矢量的叠加。下面介绍两种常用的合成磁场。绍两种常用的合成磁场。2.4.1 交叉磁轭的磁场合成交叉磁轭的磁场合成1 旋转磁场的形成旋转

46、磁场的形成 交叉磁轭属于复合交叉磁轭属于复合磁化（多向磁化）它是磁化（多向磁化）它是利用两相或多相磁场相利用两相或多相磁场相互叠加而形成的合成磁互叠加而形成的合成磁场对工件进行磁化的，场对工件进行磁化的，如右图所示。如右图所示。交叉磁轭可以形成旋转磁场。它的四个磁极分别由两相具有一交叉磁轭可以形成旋转磁场。它的四个磁极分别由两相具有一定相位差的正弦交变电流激磁。于是就能在四个磁极所在平面形成定相位差的正弦交变电流激磁。于是就能在四个磁极所在平面形成与激磁电流频率相等的旋转着的（合成）磁场。与激磁电流频率相等的旋转着的（合成）磁场。能形成旋转磁场的基本条件是：两相磁轭的几何夹角能形成旋转磁场的基

47、本条件是：两相磁轭的几何夹角与两相与两相激磁电流的相位差激磁电流的相位差均不等于均不等于0或或180。如下图所示，当如下图所示，当1、2两相磁轭的激磁电流分别为：两相磁轭的激磁电流分别为：H1=HmSin（t-）H2=HmSint 1相磁轭产生的磁场；相磁轭产生的磁场；2相磁轭产生的磁场；相磁轭产生的磁场；与与 的峰值；的峰值；两相磁轭的几何夹角；两相磁轭的几何夹角；两相磁轭激磁电流的相位差；两相磁轭激磁电流的相位差；当两相磁轭的几何夹角当两相磁轭的几何夹角与两相磁轭激电流的相位差与两相磁轭激电流的相位差均为均为90时，在磁极所在面的几何中心点将形成圆形旋转磁场，即一时，在磁极所在面的几何中心

48、点将形成圆形旋转磁场，即一个周期内其合成磁场轨迹为圆，而且其幅值始终与个周期内其合成磁场轨迹为圆，而且其幅值始终与Hm相等。相等。1)2cos2cos2()2sin2sin2(222221mmHHHH1H2HmH1H2H 下图是交叉磁轭的四个磁极所在平面几何中心点旋转磁场如何下图是交叉磁轭的四个磁极所在平面几何中心点旋转磁场如何形成的几何模型。该图是两相磁轭的几何夹角形成的几何模型。该图是两相磁轭的几何夹角=90，两相磁轭，两相磁轭激磁电流的相位差激磁电流的相位差=2/3时，不同瞬间其合成磁场形成的过程。时，不同瞬间其合成磁场形成的过程。此图是按每隔此图是按每隔/6的相位角进行一次磁场合成的结

49、果。的相位角进行一次磁场合成的结果。由该图不难看出，随着时间的变化，合成磁场的方向在旋转，当由该图不难看出，随着时间的变化，合成磁场的方向在旋转，当激磁电流相位角激磁电流相位角t由由0逐渐变到逐渐变到2时，其合成磁场正好旋转一周。时，其合成磁场正好旋转一周。当所用交流电为当所用交流电为50Hz时，旋转一周所需时间为时，旋转一周所需时间为0.02s。交叉磁轭产生的旋转磁场交叉磁轭产生的旋转磁场2 旋转磁场分布特点旋转磁场分布特点 交叉磁轭的磁场无论在四个磁极的内侧还是外侧，其分布都是极交叉磁轭的磁场无论在四个磁极的内侧还是外侧，其分布都是极不均匀的。只有在几何中心点附近很小的范围内，其旋转磁场的

50、椭不均匀的。只有在几何中心点附近很小的范围内，其旋转磁场的椭圆度变化不大，而离开中心点较远的其它位置，其椭圆度变化很圆度变化不大，而离开中心点较远的其它位置，其椭圆度变化很大，甚至不能形成旋转磁场。另外四个磁极外侧仍然有旋转磁场存大，甚至不能形成旋转磁场。另外四个磁极外侧仍然有旋转磁场存在，只是有效磁化范围较小。在，只是有效磁化范围较小。3 交叉磁轭的提升力交叉磁轭的提升力 交叉磁轭的提升力代表交叉磁轭导入被检测工件有效磁通的多交叉磁轭的提升力代表交叉磁轭导入被检测工件有效磁通的多少，亦即工件被磁化后其磁感应强度的大小，提升力必须大于某一少，亦即工件被磁化后其磁感应强度的大小，提升力必须大于某

51、一值后，才能保证被检工件的有效磁感应强度，亦即保证检测灵敏度。值后，才能保证被检工件的有效磁感应强度，亦即保证检测灵敏度。2.4.2 摆动磁场的合成摆动磁场的合成 直流电磁轭与交流通电法复合磁化工件用直流电磁轭进行纵向磁直流电磁轭与交流通电法复合磁化工件用直流电磁轭进行纵向磁化，并同时用交流通电法进行周向磁化，如下图所示。化，并同时用交流通电法进行周向磁化，如下图所示。摆动磁场的形成摆动磁场的形成直流电磁轭产生的纵向磁场直流电磁轭产生的纵向磁场Hx=H0，大小保持不变，交流通电，大小保持不变，交流通电法产生的周向磁场法产生的周向磁场 Hy=H0Sint，大小随时间而变化，其合成，大小随时间而变

52、化，其合成磁场是一个在磁场是一个在45之间不断摆动的摆动磁场，在工件上产生的之间不断摆动的摆动磁场，在工件上产生的螺旋形磁场螺旋形磁场,如图所示。交流磁场值比直流磁场值愈大，则摆动的如图所示。交流磁场值比直流磁场值愈大，则摆动的范围愈大。在某一瞬时间，工件上不同部位的磁场大小和方向并不范围愈大。在某一瞬时间，工件上不同部位的磁场大小和方向并不相同。相同。2.5 退磁场2.5.1 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，用符号场，它对外加磁场有削弱作用，用符号H表示。表示。退磁场与材料的磁化强

53、度成正比退磁场与材料的磁化强度成正比 H退磁场退磁场 M磁化强度磁化强度 N退磁因子退磁因子MNH铁磁性材料磁化时，只要在工件上产生磁极，就会产生退磁铁磁性材料磁化时，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，等于外表示，等于外加磁场减去退磁场。其数学表达式为：加磁场减去退磁场。其数学表达式为：H 有效磁场（有效磁场（A/m）Ho外加磁场（外加磁场（A/m）H退磁场（退磁场（A/m）HHHo 得:2.4.3 退磁因子退磁因子N N 主要与工件的形状有关（主要与工件的形状有关（L/D），对于完整的闭合的环形试

54、样），对于完整的闭合的环形试样N=0；对于球体，；对于球体，N=0.333；对于圆钢棒，；对于圆钢棒，L/D愈小，愈小，N愈大。愈大。影响试件退磁场大小的因素：影响试件退磁场大小的因素：退磁场大小与外加磁场大小有关，外加磁场增大，退磁场也增大退磁场大小与外加磁场大小有关，外加磁场增大，退磁场也增大 退磁场与退磁场与L/D有关，有关，L/D增大，退磁场减小；工件磁化时，如果增大，退磁场减小；工件磁化时，如果不产生磁极，就不会产生退磁场。不产生磁极，就不会产生退磁场。退磁因子退磁因子N与工件几何形状有关与工件几何形状有关.磁化尺寸相同的钢管和钢棒，钢管比钢棒产生的退磁场小磁化尺寸相同的钢管和钢棒，

55、钢管比钢棒产生的退磁场小.磁化同一工件，交流电比直流电产生的退磁场小磁化同一工件，交流电比直流电产生的退磁场小)1(1ooNHH)1(000000rNHHHHNHHBNHHHH退磁场的计算退磁场的计算如果工件的截面为非圆形，设截面面积为如果工件的截面为非圆形，设截面面积为S，则有效直径为：，则有效直径为：则则 计算结果讨论：当当L/D2时，退磁场影响很大，工件磁化需要很大的外加磁场时，退磁场影响很大，工件磁化需要很大的外加磁场强度。只有当外加磁场强度强度。只有当外加磁场强度Ho远远大于有效磁场强度远远大于有效磁场强度H时，才足以时，才足以克服退磁场的影响，对工件进行有效的磁化。但实际上通电线圈

56、很克服退磁场的影响，对工件进行有效的磁化。但实际上通电线圈很难产生上千难产生上千Oe的外加磁场强度，所以通常采用延长块将工件接的外加磁场强度，所以通常采用延长块将工件接长，以增大长，以增大L/D值，减小退磁场的影响。值，减小退磁场的影响。AD 2ALDL22.6 磁路与磁感应线的折射 磁力线通过的闭合路径叫磁路。铁磁性材料磁化后，不仅能产磁力线通过的闭合路径叫磁路。铁磁性材料磁化后，不仅能产生附加磁场，生附加磁场，而且还能够把绝大部分磁感线约束在一定的闭合而且还能够把绝大部分磁感线约束在一定的闭合路径上，见下图。路径上，见下图。磁路可用电路来模拟。磁路可用电路来模拟。2.6.1 磁路定律：磁路

57、定律：mrNIsLNI磁路的串联和并联磁路的串联和并联串联磁路串联磁路式中式中 Rm=Rml+Rm0mmmlRNIRRNISlSlNI000并联磁路并联磁路 式中式中串联磁路和并联磁路的推导串联磁路和并联磁路的推导串联磁路和并联磁路的计算串联磁路和并联磁路的计算mmRRNI21111mmmRRR2.6.2磁感应线的折射磁感应线的折射 当磁通量从一种介质进入另一种介质时，它的量不变。但是如果这两种介质的磁导率不同，那么这两种介质中的磁感应强但是如果这两种介质的磁导率不同，那么这两种介质中的磁感应强度就会不同，方向也会改变，这称为磁感应线的折射，并遵循折射度就会不同，方向也会改变，这称为磁感应线的

58、折射，并遵循折射定律：定律：当磁感应线由钢铁进入空气，或者由空气进入钢铁，在空气中磁当磁感应线由钢铁进入空气，或者由空气进入钢铁，在空气中磁感应线实际上是垂直的。例题感应线实际上是垂直的。例题磁感应强度的边界条件磁感应强度的边界条件:（方向分量连续）（方向分量连续）（切向分量连续）（切向分量连续）2211tgtgnnBB21ttHH212.7 漏磁场与磁粉检测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。截面变化处，磁感应线离开和进入表面时形成的磁场。漏磁场形

59、成的原因，是由于空气的磁导率远远低于铁磁性材料漏磁场形成的原因，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，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，不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，不部分磁感应线从不连续性中穿过，另一部

60、分磁感应线遵从折射定律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。漏磁场。2.6.2 缺陷的漏磁场分布缺陷的漏磁场分布 缺陷产生的漏磁场可以分解为水平分量缺陷产生的漏磁场可以分解为水平分量Bx和垂直分量和垂直分量By，水平分，水平分量与工件表面平行，垂直分量与工件表面垂直。假设有一矩形缺量与工件表面平行，垂直分量与工件表面垂直。假设有一矩形缺陷，则在矩形中心，漏磁场的水平分量有极大值，并左右对称。而陷，则在矩形中心，漏磁场的水平分量有极大值，并左右对称。而垂

61、直分量为通过中心点的曲线，见下图，图中（垂直分量为通过中心点的曲线，见下图，图中（a）为水平分量，）为水平分量，（b）为垂直分量，如果将两个分量合成，则可得到如图（）为垂直分量，如果将两个分量合成，则可得到如图（c）所示）所示的漏磁场。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，也呈现出在磁极区通过，则将被磁化，也呈现出N极和极和S极，并沿极，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

62、移到缺陷上去。漏磁场的作用时，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。区，即指向缺陷处。见下页见下页 图图 漏磁场的宽度要比缺陷的实际宽度大数倍至数十倍，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。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

63、般说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来，外加磁场强度一定要大于产生最大磁导率m对应的磁场强度对应的磁场强度Hm，使磁导率减小，磁阻增，使磁导率减小，磁阻增大，漏磁场增大。大，漏磁场增大。当铁磁性材料的磁感应强度达到饱和值的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。左右时，漏磁场便会迅速增大。（2）缺陷位置及形状的影响 a 影响很大影响很大 同样的缺陷，位于工件表面同样的缺陷，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

64、面很深处，则几乎没有漏磁场泄漏出工件表面。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 缺陷垂直于磁场方向，漏磁场最大，也最有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。曲线由最大值降至零值的部分。c 缺陷的深宽比是影响漏磁场的

65、一个重要因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。素，缺陷的深宽比愈大，漏磁场愈大，缺陷愈容易发现。（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 冷加工的影响冷加工的影响2.8 磁粉检测的光学基础磁粉检测的光学基础 2.8.1 光度量术语及单位光度量术语及单位 光是任何能够直接引起视觉的电磁辐射，光度学是有关视觉效应光是任何能够直接引起视觉的电磁辐射，光度学是有关视觉效应评价辐射量的学科。磁粉检测观察和评定磁痕显示，必须在可见光评

66、价辐射量的学科。磁粉检测观察和评定磁痕显示，必须在可见光或黑光下进行，其光源的发光强度、光通量、或黑光下进行，其光源的发光强度、光通量、光光照度、辐照度、辐射射照照度和度和光光亮度都与检测结果直接有关。亮度都与检测结果直接有关。其含义为其含义为 国际照明委员会把紫外线分成如下三种范围：国际照明委员会把紫外线分成如下三种范围：波长波长320nm400nm的紫外线称为的紫外线称为UV-A、黑光或长波紫外线，、黑光或长波紫外线，UV-A波长波长的紫外线，适用于荧光磁粉检测，它的峰值波长约为的紫外线，适用于荧光磁粉检测，它的峰值波长约为365nm。波长波长280nm320nm的紫外线称为的紫外线称为UV-B或中波紫外线，又叫红斑紫外线。或中波紫外线，又叫红斑紫外线。UV-B具有使皮肤变红的作用，还可引起晒斑和雪盲，不能用于磁粉检测。具有使皮肤变红的作用，还可引起晒斑和雪盲，不能用于磁粉检测。波长波长100nm280nm的紫外线称为的紫外线称为UV-C或短波紫外线，或短波紫外线，UV-C具有光化和具有光化和杀菌作用，能引起猛烈的燃烧，还伤害眼睛，也不能用于磁粉检测，医院使杀菌作用，能引起猛烈的燃