1.2　漏磁场检测和磁粉检测

铁磁性材料或工件直接通以电流或置于磁场中，使其磁化，在一定条件下，缺陷处产生漏磁场，此时在工件表面上撒上磁粉或浇上磁悬液，漏磁场将吸引磁粉，显示缺陷的位置、形状和大小。

当铁磁性材料被磁化后，由于铁磁性物质磁导率μ值很大，工件就得到很强的磁感应强度，也就是说单位面积内穿过的磁感应线就很多。如果工件表面有缺陷存在，并且缺陷的方向与磁感应线近于垂直时，磁感应线的分布就要发生变化。这是因为缺陷一般都是非磁性物质，它们的磁导率远小于铁磁性物质的磁导率，磁化区域在外磁化条件相同的情况下，单位面积内通过的磁感线就比铁磁性物质少得多，所以缺陷区域不能容纳铁磁性物质的磁感应线数，但由于磁感应线是连续的，有一部分磁感应线必须从缺陷下面的磁性材料中通过去，这部分磁感应线就绕过缺陷，在材料内发生弯曲。又由于材料内所能容纳的磁感应线并不能无限制地增加，有一个上限，所以还有一部分磁感应线将逸出试件表面，这就表示磁感应线在缺陷的一边离开试件，在缺陷的另一边进入试件，形成N极和极，也就是形成漏磁场。

如果此时在试件上撒上磁粉或浇上磁悬液，磁粉颗粒就会在这种漏磁场中被磁化，形成磁极，磁粉的两极会与缺陷的两极相互作用，磁粉就被吸附在缺陷区域，形成磁粉堆集，根据磁粉堆集的部位、形状和大小，可以判定缺陷的性质和大小。

这就是磁粉探伤的基本原理，也正是由于此，磁粉检测时对外加磁场就有一定的要求。

（1）磁场的大小。如果磁场太小，在工件中即使有缺陷，但工件由于磁化不足，铁磁材料内磁感应线稀疏，磁感应线都可以从缺陷的下面绕过去，就没有磁感应线的离开和进入，无法形成漏磁场，使存在的缺陷被漏掉；或者只有很少一部分磁感应线逸出工件表面，漏磁场很小，磁粉堆集很浅，很模糊，这种情况下也很容易被漏掉。所以探伤时必须使工件得到足够的B，缺陷处才能得到足够的漏磁场，吸引足够的磁粉，使缺陷得到显示［必须使工件达到8000Gs（0.8T）以上的磁感应强度］。另外一方面磁场又不是越大越好，磁场太大，会使磁感线发生泄漏，产生的本底很差，而且在非缺陷处容易产生磁痕。

（2）磁场的方向。假使对一个棒件沿着轴向进行磁化，工件就得到一个沿轴向的磁场，人们可以发现与轴向垂直的缺陷，以及与轴线方向大于45°角的缺陷，而与轴线平行的以及与轴线小于45°角的缺陷却漏掉了，这就说明磁场方向与缺陷有一个对应关系。当磁场方向与缺陷垂直时最有利于缺陷的检出。

从这一原理可以看出，磁粉检测不能检查内部缺陷，因为磁力线虽然在缺陷处发生畸变，却不会逸出工件表面，不能形成漏磁场，所以磁粉探伤只能检查工件表面和近表面的缺陷，磁力线才能逸出工件表面形成漏磁场。

由以上可以看出，磁力线离开表面又进入工件表面的地方有漏磁场产生。漏磁场的大小取决于磁力线与缺陷的相对位置，分三种情况：

（1）磁力线与缺陷垂直，漏磁场最强，有利于检出缺陷；

（2）磁力线与缺陷平行，漏磁场最弱，不能检出缺陷；

（3）磁力线与缺陷的夹角大于45°，可保证检出缺陷的灵敏度。

由于这种关系，探伤时一般要对工件进行两个方向的磁化，从而检查全方位的缺陷。

检测漏磁场的方法有以下几种。

（1）磁粉探伤。磁化工件，给工件施加磁粉或磁悬液，在缺陷处的漏磁场吸附磁粉，显示缺陷的存在。

（2）利用检测漏磁场的元件。如：磁带、霍尔元件、磁敏电阻、磁敏二极管、磁通门等。根据检测元件分类，又可以分为以下几种。

①磁带录磁法（磁带探伤机）。将磁带紧贴于试件上使之磁化，漏磁通便被录磁，再通过回放磁头把磁带上的信号变成电信号，然后在示波器上得到缺陷图像。

②磁电转换元件法（霍尔式探伤机、磁敏式探伤机、磁阻式探伤机）。通过霍尔元件、磁敏二极管等磁电转换元件检测漏磁通。

③电磁感应法（涡流法）。将检测线圈移近试件，并作相对移动，由于线圈磁场的作用，试件中会感生出涡流，而涡流产生的反作用磁场使检测线圈阻抗发生变化，因此测定检测线圈阻抗的变化，就可以通过显示器或报警显示缺陷的存在。涡流法用于检测金属材料的表面和近表面缺陷。对于磁性材料来说，也可以采用涡流检测，但磁性的影响太大，所以一般不选择涡流探伤。

这三种方法属于电信号检测，可实现自动化，只适用于形状比较规则的原材料，灵敏度比磁粉探伤低。

对于铁路行业，所选择的方法需要检出率要高，因为疲劳裂纹的危害性较大，而且机车车辆的零部件形状多种多样，所以一般采用磁粉探伤方法，而不采用检测元件。

磁粉检测（Magnetic particle Testing，缩写为MT），又称磁粉检验或磁粉探伤，是漏磁场检测的一种，属于无损检测五大常规方法之一。

由上述可以得出磁粉检测原理：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感应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处的位置、大小、形状和严重程度。不连续性处漏磁场分布如图1-1所示。

所以，磁粉检测基础是不连续性处漏磁场与磁粉的磁相互作用。