磁化電流

磁化電流，磁介質的磁化，可用磁化強度來表示，也可用磁化電流來表示。 磁化電流與電介質極化時在電介質上產生的極化電荷相當。極化電荷產生附加電場，磁化電流產生附加磁場。

磁粉探傷時，常用直流電、交流電以及整流電對工件進行磁化，以便在工件表面處得到必要的磁化場。由於三種電流的時變特性不同，因此，工件磁化後的效果是不相同的。這些電流就叫做磁化電流。

基本介紹

• 中文名：磁化電流
• 外文名：magnetization current
• 內容：磁介質的磁化
• 別稱：磁化強度
• 產生：附加磁場
• 電流性質：直流電、交流電以及整流電
• 套用：磁粉探傷

直流電磁化

當工件通以直流電磁化時，由於電流值不隨時間變化，是個恆定值，且電流密度處處相同。圖1表示直流電磁化機理，圖中B-H曲線是工件的初始磁化曲線，當直流電I=I₀時，工件近表面處對應的磁場強度是H_0。若採用連續法磁化，工件近表面處的磁感應強度為B₀。若採用剩磁法磁化，則工件近表面處的剩餘磁感應強度為B_r。

圖1

直流磁化的優點是比其它電流磁化磁場滲入深度都大。對於鑄鋼件皮下氣孔，採用直流電磁化，並用乾法檢驗，探測深度可達。同時，直流磁化後的工件退磁困難，要想徹底地退磁，需使用超低頻退磁設備。

直流電的平均值，也是峰值和有效值。

交流電磁化

交流電的峰值、有效值

交流電是大小和方向均隨時間作周期性變化的電流，而正弦交流電是隨時間作正弦或餘弦變化的交流電，其數學表達式為

(1)

式中：

——交流電的瞬時值；

_{——峰值；}

_{——角頻率；}

——初相

一直流電與交流電分別通過相同的電阻，如果在交流電的一周內，兩者所產生的熱量相等，則將此直流電的大小定義為該交流電的有效值，用 表示，有

(2)

式中，T——交流電的周期

可見有效值是交流電瞬時值平方的平均值的開平方，所以有效值又叫均方根值，將式（2）代入式（1），得

交流電的磁化特性

交流電磁化工件時，由於電流的大小和方向隨時間都在變化，因此，工件中的磁性是沿磁滯回線變化（圖4）。設交流電的峰值為 ，其對應磁滯回線頂點的磁場強度和磁感應強度分別為 和 。

圖4

當採用連續法檢驗時，工件表面的磁感應強度為 ，若採用剩磁法檢驗時，工件表面的剩磁在 之間變化，具體值由磁化電流的斷電相位決定。由圖4可以看出，如交流電在正弦周期的（π/2~π）或（3π/2~2π）之間斷電，工件上的剩磁為 ，如斷電發生在正弦周期的（π~3π/2）或（2π~5π/2）之間，則工件中的剩磁減少，若在點b斷電，工件中的剩磁，若在點斷電a，工件中的剩磁。

可見，用交流電磁化並採用剩磁法檢驗時，工件中的剩磁存在不穩定的現象，這樣就有可能造成漏檢，為了克服剩磁的不穩定性，可在交流磁探機中配上斷電相位控制器。由於交流電的方向不斷地變化，它所產生的磁場方向也不斷地沿一直線方向來回變化，這種變化能夠攪動磁粉，有助於磁粉的遷移，從而提高檢查靈敏度。另外，採用交流電可以實現感應電流法磁化和複合磁化，因為兩者都需要交變磁場。

整流電磁化

用單相半波整流電磁化具有直流的滲透性和交流電的脈動性，因此既能探測工件表面下較深的缺陷，又能攪動乾磁粉，有利於磁粉的遷移。所以，它常與乾法結合，用來檢查表面下的缺陷。另外，單向半波整流電磁化，無論何時斷電，剩磁都不會為零，試件上總有穩定的剩磁。

單向整流電

單相全波整流的磁化特性與半波整流相似，所不同的是直流分量比半波整流大一倍，而最低次諧波是二次諧波。

對於三相半波整流電，由於直流分量增大，諧波振幅減小，因此滲透深度增大，而脈動性減小。

三相整流電，特別是三相全波整流電基本上與直流電相似，具有滲透深度大、脈動性很少的特性。因此，最適宜用來檢查鑄鋼件、球墨鑄鐵毛坯以及焊接構件，以便發現表層下的氣孔或夾雜物。三相全波整流電具有退磁困難的缺點。

分類選擇

為了正確簡便的選擇磁粉探傷的磁化電流，根據材料成分和組織狀態所引起磁特性參數的變化規律，我們對幾百幅磁特性曲線圖進行了分析歸納和總結試驗，將常用鋼鐵材料及探傷情況分為四類選取磁化電流。

磁粉探傷

第一類，磁性較軟。

他們包括供貨狀態下含碳量低於0.4%的碳素鋼，含碳量低於0.3%的低合金鋼，以及退火狀態下的高碳鋼(組織為球狀珠光體)。這類鋼由於磁導率高，矯頑力低，剩磁也較小，適宜採用連續法進行探傷。探傷時選用磁化場強度值為1600～3200安/米，所用電流為工件直徑的5～10倍，即可顯示常見缺陷。

第二類，磁性中硬。

磁類材料為一般的淬火併進行300～400℃回火的碳素鋼、中低合金鋼、高合金鋼的供貨狀態，半馬氏體和馬氏體的正火和正火加高溫回火狀態以及它們的拉冷狀態。這類材料的磁性較前兩類為硬，故連續法探傷時選用磁化場強度值為4800～6400安/米，周向磁化電流應為工件直徑的15～20倍，這類鋼磁能積一般都較大，可以採用剩磁法探傷。

馬氏體

第三類，磁性較硬。

包括合金鋼淬火後回火溫度低於300℃者以及工具鋼熱處理後硬度大於HRC55和馬氏體不鏽鋼硬度大於HRC40的材料。這一類工件由於磁性較硬，磁化困難，需要較大的磁場，通常選取磁化場強度值為6400～8000安/米，周向磁化電流一般選取為工件直徑的20～25倍。也可以進行剩磁法探傷。探傷後應特別注意退磁。

第四類，磁性中軟。

他們包括供貨或正火狀態下含碳量大於0.4%的碳素鋼及同種狀態下的低合金鋼，碳素工具鋼及部分高合金鋼(硬度值小於HRC23者)同時還包括此類鋼在淬火後進行450°以上的回火者。這類鋼磁導率較第一類低，矯頑力有所提高。通常採用連續法探傷。部分磁能積較大者亦可用剩磁探傷。連續法探傷時，選用3200～4800安/米，電流選取工件直徑的10～15倍。以上磁化電流選擇均標準規範。嚴格規範和放寬規範可各取上下一個級別。

縱向磁化磁場的選擇可參閱周向磁化磁場選擇進行，其磁化場不僅與前述因素有關，還與工件形狀及磁化線圈諸因素有關。