应用磁导率法测量材料渗层深度及硬度

磁导率是材料的结构敏感量。图7.2-8为磁导率μ与含碳量C（%）的对应关系，试样为环状样品，外径35mm，内径25mm，厚度7mm。对于相同的热处理状态，含碳量高的磁导率低；当含碳量相同，淬火状态的磁导率较低。由此可见，利用磁导率法可以测量渗碳层深度、淬硬层深度，同理也可以测量硬度、鉴别混料。

图7.2-8　磁导率与含碳量的对应关系

（a）淬火后的零件；（b）正火后的零件

测量磁导率的方法很多，这里介绍一种通过电磁感应测量磁导率的方法。将一个金属材料试样放入通有交流电的线圈中，由于电磁感应，线圈的阻抗发生变化。阻抗变化，主要取决于金属材料试样的电磁性质、励磁频率和强度、线圈与试样之间的耦合状态。固定后两种条件时，对于非磁性材料而言，阻抗的变化主要受电导率的影响，这样就可以检测非磁性材料的性能（如奥氏体不锈钢的α相），对于铁磁材料而言，主要受磁导率的影响。这样通过测量线圈阻抗的变化便可以测量铁磁材料的磁导率。

图7.2-9　测量渗层深度的仪器

（a）电桥；（b）框图(www.xing528.com)

图7.2-9（a）所示电桥是测量线圈阻抗变化方法之一。Z1、Z3是一对形状、尺寸、绕法完全一致的电感线圈，印制作上的差异，这些电感线圈使电桥不易平衡，为了弥补这一缺点，在Z1、Z3臂上分别串接了可调小电阻RP1、RP3、R2、R4构成电桥的另外两臂。Z1中放置标准零件，Z3中放置待测零件。电桥一对角端（如1、2点）接交流电源，而另一对角端（3、4点）接指示仪表的前置放大器输入端，这时仪表指示出两个零件性质（如渗碳层深度）的差别。

图7.2-9（b）示出测量渗层深度仪器的框图。由振荡器产生一定频率（频率可调）的正弦波，通过功率放大，输入到电桥，电桥输出端的信号，送到指示仪表的前置放大器输入端，由仪表示出零件渗层深度。用这一仪器也可以检测硬度、淬硬层深度。

图7.2-10（a）为液体氰化炉前试样（10号钢）的氰化层深度h与仪表指示I的关系。试样长度为37mm，直径为8mm。氰化工艺规范：Ct00氰化炉；NaCN－14.45%；NaCI－27.3%；于860℃淬入碱水。

图7.2-10（b）为渗碳层深度h与仪表指示I的关系。试样材料为20Cr钢，长度为60mm，直径为4mm。工艺规范：井式炉气体渗碳，渗碳温度为940℃；保护气体－2m3/h；液化气－0.5m3/h；淬油。

图7.2-10　仪表指示I与热处理层深度h间的关系曲线

（a）氰化层；（b）渗跋层

上述三种方法，一般来说，直流法适用于检测层范围较大的零件；交流法适用于检测层深范围小的零件；剩余磁场法应用在检测硬度较多；矫顽力法应用在检测硬度、淬硬层深度较多；磁导率法应用在检测渗层深度较多。