直流矫顽力法的应用与研究

铁磁材料具有磁滞特性，在磁化后具有剩磁。欲使磁感应强度为零，必须施加一个与剩磁场方向相反的磁场Hc，Hc称为矫顽力，矫顽力是铁磁材料的结构敏感量，只与材料性能有关，而与零件的形状、尺寸无关。零件表面粗糙度状态对测量几乎没有影响。因此，广泛地应用矫顽力法检查机械零件的硬度，渗层深度，淬硬层深度。

直流矫顽力计原理图如图7.2-4所示。在零件表面放置电磁铁，磁化后电磁铁与零件构成闭合磁路。在电磁铁上开一小隙，放置磁通检测元件（如霍尔元件），由测磁仪指示磁通大小。测量程序是：首先用饱和磁化电流Im将零件局部饱和磁化，去掉磁化磁场。材料具有剩磁，测磁仪指示出剩磁大小，然后在线圈中通入和Im方向相反的去磁电流，不断增加去磁电流，记录当测磁仪指示为零时的去磁电流Ic。设这时磁动势为Fc，则

式中 的w为线圈匝数，根据安培环路定律得

其中l为磁路长度，可见Fc与矫顽力Hc成比例。

根据上述测量原理可以制成手动操作或自动操作的矫顽力计，为适应各种测量条件和检测不同形状的机械零件，使用不同尺寸的电磁铁。

在检测淬硬层深度时，电磁铁产生的磁通从一脚通过淬硬层穿至未淬火部分，又回到表面硬化层，再到电磁铁另一脚，这时磁动势（见图7.2-4）为

式中 Hcm——表面硬化层中矫顽力；

　　 Hcn——未淬火部分矫顽力；

　　 Hc0——电磁铁矫顽力；

　　 d——淬火深度；

　　 ln——未淬火部分磁路长度；(www.xing528.com)

　　 l0——电磁铁内部磁路长度。

磁动势Fc与淬火深度d的对应关系是一直线，直线的斜率为2Hcm截距为Hc0l0＋Hcnln0。检测零件的硬度和渗层深度时，磁路模型和上述类似。

在图7.2-5中给出碳钢（含碳量0.24%～1.0%）在淬火、低温回火后的硬度B与矫顽力Hc的对应关系。淬火温度800～950℃，回火温度100～200℃，冷却条件为炉冷、气冷、扇风冷、油冷、水冷。

图7.2-4　直流矫顽力计原理图

图7.2-5　矫顽力Hc与硬度B的关系曲线

在图7.2-6中给出了20Cr Mo钢（直径d＝30mm）的渗碳淬火深度h与矫顽力Hc间的对应关系。渗碳淬火表面硬度为700～750HV，试样心部硬度为250～280HV。

在图7.2-7中，给出了高频淬硬层深度h与矫顽力Hc的对应关系。试样材料为45号钢，直径φ30mm。表面硬度HRC58-65，心部硬度241～277HBS。改变高频加热时间可得到不同的淬硬层深度。

图7.2-6　矫顽力与Hc与渗碳淬火探度久的关系曲线

图7.2-7　矫顽力与Hc与关系曲线高频淬硬层深度h的关系曲线