磁粉检测的可靠性

刘金龙

摘 要：介绍表面缺陷探伤原理，对影响磁粉检测可靠性的因素进行分析，为提高磁粉检测检测质量，操作过程中需要综合考虑这些因素，以便于使零件表面缺陷磁化形成的磁痕能清晰地显示出来且能被准确地予以判断，提高表面缺陷检测的准确性。

关键词：磁粉检测 裂纹

1、 前言

目前为止，磁粉检测仍然被认为是表面裂纹检测最灵敏的方法之一，尤其是在表面不平或表面不规则性与裂纹相比大得多的情况下，磁粉检测通常被考虑为表面裂纹检测最好的方法。在检测过程中，影响磁粉检测可靠性的因素很多，本文就各种因素逐个进行分析，以便提高表面缺陷的磁粉检测质量。

2、 影响磁粉检测可靠性的因素

2.1外加磁场强度的影响

缺陷的漏磁场大小与零件的磁化程度有关，一般来说，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，从而使磁导率减小，磁阻增大，漏磁场增大，检测的可靠性增大。当铁磁性零件的磁感应强度达到饱和值的80%左右时，漏磁场会迅速增大，保证磁粉检测的灵敏度和可靠性。

2.2漏磁场的影响

吸附磁痕能力的大小同漏磁场的大小息息相关。由于真实的缺陷具有复杂的几何形状，准确计算漏磁场的大小是难以实现的，测量又受到客观条件的限制，因此，对影响漏磁场的因素只能定性地加以讨论。

2.2.1位置及形状的影响

2.2.1.1缺陷埋藏深度的影响

缺陷埋藏深度对漏磁场会产生很大的影响。同样的缺陷，位于零件表面时，产生的漏磁场大；位于零件近表面时，产生的漏磁场显著变小；位于零件深处时，则几乎没有漏磁场漏出零件表面。因此，随着缺陷远离零件表面距离的增加，磁粉检测的可靠性逐渐降低。

2.2.1.2缺陷方向的影响

当缺陷与零件表面垂直时，漏磁场最大；与零件表面平行时，则几乎不产生漏磁场；当缺陷与零件表面由垂直逐渐倾斜成某一角度而最终变为平行时，漏磁场也由最大下降为接近零，磁粉检测的可靠性逐渐降低。

2.2.2零件表面覆盖层的影响

零件表面覆盖层愈厚，漏磁场愈小，磁粉检测可靠性愈小。

2.2.3材料及热处理状态的影响

2.2.3.1晶体结构的影响

铁素体和马氏体具有铁磁性，渗碳体呈弱磁性，珠光体时铁素体和渗碳体的混合物，具有一定的磁性，奥氏体不呈现磁性，因此，随着材料铁磁性的逐渐减少，磁粉检测的可靠性逐渐降低。

2.2.3.2硬度的影响

材料硬度增大，矫顽力增大，漏磁场也增大；矫顽力减小，硬度减小，漏磁场也减小，因此，随着材料硬度的逐渐减小，磁粉检测的可靠性逐渐降低。

2.2.3.3含碳量的影响

随着材料含碳量的逐渐增大，矫顽力几乎呈线性增大，最大磁导率μm则随着材料含碳量的逐渐增大而下降，漏磁场也增大；随着材料含碳量的逐渐减小，磁粉检测的可靠性逐渐降低。

2.2.3.4热处理的影响

材料退火与正火状态时，其磁性差别不是很大，而回火与淬火状态的差别较大，淬火可以提高材料的矫顽力和剩磁，使漏磁场增大，但淬火后随着回火温度的升高，材料变软，矫顽力降低，漏磁场也减小，磁粉检测的可靠性逐渐降低。

2.2.3.5合金元素的影响

随着合金元素的加入，材料硬度增大，矫顽力增大，漏磁场也增大，磁粉检测的可靠性变好。

2.2.3.6冷加工的影响

随着压缩变形的增加，矫顽力增大，漏磁场也增大，磁粉检测的可靠性变好。

2.3磁粉的影响

磁粉作为显示缺陷的手段，其质量优劣将直接影响检测结果。磁粉应具有高磁导率、低矫顽力及低剩磁，磁粉粒度应适中。理想的磁粉应由一定比例的条形、球形和其它形状的磁粉混合使用。

2.4磁悬液浓度

磁悬液应保持一定的磁粉量，最佳浓度为0.15—0.35ml/100ml，这样能保证具有足够的磁粉流过零件的缺陷部位，同时也能保证清洗的衬底。浓度过低，则零件表面缺陷部位的磁粉量偏少，磁痕显示不清晰；浓度过高，则零件的表面缺陷部位的衬底过浓，磁痕显示也不明显。

2.5零件表面的状况

零件的表面粗糙、凹凸不平或者有油污、锈蚀、毛刺等赃物，均会影响磁粉的移动，降低缺陷漏磁场对磁粉颗粒的吸附，同时也可能造成假磁痕太多，影响检测灵敏度。

2.6磁化规范的影响

对零件的磁化规范是否合理，直接影响到表面缺陷检测的灵敏度。如果磁化不充分，零件表面的细小缺陷（如磨削裂纹、疲劳裂纹）不能清晰地显示出来；磁化过强，则可能出现大面积的亮区和假象。在检测时，将零件磁化到饱和或者近饱和状态，使零件达到充分磁化，可以得到较高的灵敏度。

2.7检验员对可靠性的影响

磁粉检测作为特种工艺，人员不可避免地发挥重要的作用。检验员在零件预验收过程中，必须要确保零件表面无油污、氧化皮、刀痕、锈蚀、毛刺等干扰物，否则在评定缺陷时产生干扰。在检测过程中，如发现可疑的磁痕显示，无法判断是否是由缺陷造成，此时，检验员必须要对零件进行退磁，重新磁痕、施加磁悬液，观察可疑显示是否再次出现，如果出现，则说明由缺陷引起，不出现则说明由假显示造成。必要时，检验员还要使用剩磁法进行验证，以及在白光下进行目视验证。

3、 解决措施

由以上分析可知，要提高磁粉检测的可靠性，需要做好以下几点：

1）选择性能良好的磁粉；

2）每班对磁悬液浓度、污染情况进行测定，控制好系统灵敏度；

3）合理安排磁粉检测工序，一般安排在焊接、磨削等机加工之后，表面处理之前；

4）严格磁化规范，对于检测低磁导率材料的零件，必须使用严格规范；

5）加强检验员培训，既要提高人员的技能水平，又要提高人员的责任心。

参考文献

1.国防科技工业无损检测人员资格鉴定与认证培训教材编审委员会编.磁粉检测：第1版.北京：机械工业出版社，2007