无损检测硬度的方法选取及应用注意事项

硬度的无损检测方法列于表7-39。

表7-39 硬度的无损检测方法

用剩磁法测量剩余磁场的方法有：

（1）冲击法：被检物饱和磁化后去磁，与测量线圈作相对运动，测量线圈两端基于电磁感应产生与剩余磁场成比例的感应电动势，故可用冲击检流计测得剩磁。

（2）测磁法：用检测元件测量剩余磁场空间中某一固定位置的磁场强度或相邻两点的场强差值。场强差测量能去除外界干扰因素的影响。

矫顽力法可分为直流矫顽力法、交流矫顽力法及点极磁场法。

图7-85所示为直流矫顽力法原理图。被检物饱和磁化后去掉磁化电流，再通入反向电流去磁（剩磁），记录磁通计输出为零时的去磁电流（I）。

磁通势F_c=I_cn（n为去磁线圈匝数）。

电磁铁磁化时磁通式与矫顽力的关系为

F_c=H_c0L₀+H_cnL_n

式中 H_c0——电磁铁矫顽力（A/m）；

L₀——电磁铁内磁路长度（m）；

H_cn——被检物矫顽力（A/m）；

L_n——被检物内磁路长度（m）。

图7-85 直流矫顽力法原理图

检测时必须使磁通的透入深度大于表面脱碳层的深度。

电磁铁应选择磁导率高、矫顽力小、磁性稳定的软磁材料。为了提高测量灵敏度，应使透入磁通在被检物内的磁路长度适当增加。

图7-86所示为应用GC-1型钢件无损检测仪测试Q345（16Mn）钢板硬度与矫顽力的关系。

当被检物退磁系数大时，矫顽力与剩余磁场成比例，可通过测量剩余磁场的矫顽力进而检测硬度。

心部组织对表面硬度测量值的影响实例如图7-87所示。图7-88所示为大电流励磁测量的F_c值与心部硬度的关系。由于磁通透入较深，F_c能较准确地反映心部硬度。

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图7-86 Q345（16Mn）钢板硬度

与矫顽力的关系（GC-1检测仪）注：布氏硬度，钢球直径为10mm，负荷为29400E（3000kg）。

图7-87 F_c值与表面硬度的关系

（心部硬度的影响）注：30钢，ϕ30mm×300mm试样，气体渗碳+盐浴淬火。

图7-88 F_c值与心部硬度的关系

注：试样及处理条件同图7-87。

点极磁场测量大型零件硬度的装置如图7-89所示。被检物在点极局部磁化时，点极剩余磁场与该点的矫顽力仍成正比。

图7-89 点极磁场测量装置示意图

1—导套 2—刻度盘 3—带弹簧磁铁 4—设备旋转部分 5—剩余磁场 6—被检物 7—探头

交流矫顽力法直读式测量装置的仪表指示值与矫顽力成正比。也可用比较标准件与被检件交流矫顽力差值的方法检测硬度。

交流磁化时，由于表面效应，磁通的透入深度较直流磁化时浅得多。降低频率可使透入深度增加。

磁导率法实际应用中都采用差动法，即用被检物与硬度已知的标准件的磁导率进行比较。图7-90所示为检测装置图。次级绕组的差动输出表示二者的硬度差值。图7-91所示为该装置检测连杆件时感应电流与硬度（压痕直径）的对应关系。

图7-90 电磁差动仪线路图

S₁—电源开关 S₂—微动开关m、m′—磁化线圈n、n′—测量线圈A、A′—被检件与标准件

图7-91 40钢连杆调质后硬度与感应电流的关系（d为压痕直径）

图7-92所示为利用测定超声波谐振频率检测硬度的超声波硬度计框图。

图7-93所示为铸铁声速与硬度的关系。