如何检测材料的残余应力？

1.与其他方法之比较

应力检测方法通常有X射线衍射法、超声波法、盲孔法和新近发展的磁弹性法。磁巴克豪森法与常规的X射线法比较，在单轴应力场条件下，两者检测结果有很好的相关性。在平面应力分布的情况下，巴克豪森法检测时如果考虑到垂直应力的横向效应，则检测数据与X射线所得结果依然有良好的一致性。

表5.4-3将三种方法进行了比较，应该说巴克豪森法有其独特优点。需要指出三个方法由于评估的面积、深度之不同，检测结果彼此呈现明显差异。尤其是当应力和显微组织沿材料截面存在梯度分布时，盲孔法检测结果与其他两种方法偏差更大些。

表5.4-3 应力的几种检测方法的比较

2.应力的校准

校准就是将信号的测量值转换为所测应力、硬度或缺陷的绝对值。获得应力校准曲线的方法有多种，如悬臂梁、弯曲、拉伸和X射线衍射试验等，其中最简单快速的当属悬臂梁试验。下面是单轴应力的悬臂梁试验程序。

（1）样品制备校准样品要尽可能反映所测材料的实际状况，即具有相同的显微组织结构，包括热处理状态化学成分、硬度以及其他冶金参数。像轧制与非轧制的材料组织性能就有显著差异，因此不能用非轧制材料作为轧制钢材的校准样品。

另外MBN测量对材料表面无严格要求，只需平整即可，然而样品表面机加工工艺、表面粗糙度、氧化皮厚度等对MBN皆有重要影响。因此，校准样品需与实际材料的表面状况一致。

如果校准样品存在残余应力（如热处理残余应力），作校准曲线时需进行校正，以便消除残余应力的影响。

（2）悬臂梁应力计算（图5.4-16）量测样品的厚度、宽度以及检测点与载荷间距离，由式（5.4-3）可计算应力之大小。

图5.4-16 悬臂梁试验

式中 M——LF力矩；

L——测量点与载荷间距离；

F——载荷；

S——样品横截面面积；

a——样品厚度。(www.xing528.com)

（3）试验程序

1）放置传感器在拉伸面。

2）选择检测厚度，按5.4.1节所述的方法选择最佳磁场。

3）记下无载荷时的MBN，然后从零逐步加载荷，每次加载大小约为材料弹性极限的10%，直到弹性极限为止，记下每一载荷应力相对应的MBN值，若材料不存在弹性极限，加载到信号饱和为止。

4）在压应力面重复作2）与3）。

5）根据试验数据画出MBN-σ曲线，将试验数据输入磁弹性仪，以便随时进行查对。

（4）残余应力的校正校准的试验样品存在残余应力的情况下，将影响MBN-σ曲线。如图5.4-17，O为无残余应力条件下测得的MBN-σ曲线，若存在残余拉应力将使曲线向左移（T），有压应力时则曲线向右移（C）。

图5.4-17 残余应力对MBN-σ曲线的影响

图5.4-18 残余应力的确定

为获得标准的MBN-σ曲线，可依照图5.4-18找出零应力点的位置。若近似认为信号对拉压应力是对称的，则下式成立

式中 MBN₀——σ=0所对应的信号值；

MBN_C——压缩弹性极限时的信号值；

MBN_T——拉伸弹性极限时的信号值。

由此，可求得残余应力σ_R值。