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1.磁场
磁体与磁体之间、磁体与铁磁性物体之间，即便是不直接接触也有磁力作用，这是由于磁体周围存在着磁场，磁体间的相互作用是通过磁场来实现的。磁场是磁体或通电导体周围具有磁力作用的空间。磁场存在于磁体或通电导体的内部和周围，导体表面的磁场最大。一般用磁力线、磁感应线、磁场强度、磁感应强度和磁通量来表示磁场的方向和大小。
2.磁力线与磁感应线
为了形象地描述磁场的大小、方向和分布情况，可以在磁场范围内借助小磁针描述条形磁铁的磁场分布，画出许多条假想的连续曲线，称为磁力线或者磁感应线。在真空中称为磁力线，在磁介质中称为磁感应线，如图2-1所示。
图2-1 条形磁铁的磁力线分布
磁力线具有以下特性：
1）磁力线是具有方向性的闭合曲线，在磁体内，磁力线是由S极到N极，在磁体外，磁力线是由N极出发，穿过空气进入S极的闭合曲线。
2）磁力线互不相交。
3）磁力线可描述磁场的大小和方向。
4）磁力线沿磁阻最小路径通过。
3.磁场强度
表征磁场大小和方向的物理量称为磁场强度。磁场强度用符号 H 来表示，在SI单位制中，磁场强度的单位是安培/米（A/m），在CGS单位制中，磁场强度的单位是奥斯特（Oe），其换算关系为
1A/m=4π×10 -3 Oe≈0.0125Oe
为了形象地表示出磁场中 H 矢量的分布，常用磁力线来表示。磁力线上任一点的切线方向和该点 H 矢量的方向相同，磁力线的疏密程度代表 H 矢量的大小，磁力线越密，表示 H 越大，磁力线越疏，表示 H 越小。
4.磁感应强度
将原来不具有磁性的铁磁性材料放入外加磁场内磁化，除了原来的外加磁场外，在磁化状态下铁磁性材料自身还产生一个感应磁场，这两个磁场叠加起来的总磁场，称为磁感应强度，用符号 B 表示。磁感应强度和磁场强度一样，具有大小和方向，可以用磁感应线表示。通常把铁磁性材料中的磁力线称为磁感应线。在SI单位制中，磁感应强度的单位是特斯拉（T），在CGS单位制中，磁感应强度的单位是高斯（GS），其换算关系为
1T=10 4 Gs
1Gs=10 -4 T
地球磁场的数量级大约是10 -4 T，严格地讲，地球表面的磁场在赤道处的强度为0.3×10 -4 T，在两极处的强度为0.6×10 -4 T，大型的电磁铁能激发出约为2T的恒定磁场，超导磁体能激发出高达25T的磁场。
磁场强度与磁感应强度相同点与不同点：
相同点：矢量、都有方向和大小，可用磁力线来表示；
都是描述磁场的物理量。
不同点： H 由导体中的电流或永磁体产生，与磁化物质无关；
B 不仅与 H 有关，还与被磁化的物质有关。
5.磁通量
在磁场中，垂直通过一给定截面（或曲面）的磁力线的条数，称为通过该截面（或曲面）的磁通量，用 Φ 表示，如图2-2所示。
图2-2 磁通量
在SI单位制中，磁通量的单位是韦伯（Wb），在CGS单位制中，磁通量的单位是麦克斯韦（Mx），1麦克斯韦表示通过1根磁力线，两者间换算关系为
1Wb=10 8 Mx
6.磁导率
磁感应强度 B 与磁场强度 H 的比值称为磁导率，或称为绝对磁导率，用符号 μ 表示， B = μH 。磁导率表示材料被磁化的难易程度，它反映了材料的导磁能力。在SI单位制中磁导率的单位是亨利／米（H／m）。磁导率 μ 不是常数，而是随磁场大小不同而改变的变量，有最大值和最小值。
在真空中，磁导率是一个不变的恒定值，用 μ 0 表示，称为真空磁导率， μ 0 =4π×10 -7 H/m。在CGS单位制中， μ 0 =1。
为了比较各种材料的导磁能力，将任何一种材料的磁导率和真空磁导率的比称为该物质的相对磁导率，用符号 μ r 表示， μ r 为一纯数，无单位。
表2-1为不同材料的相对磁导率。
表2-1 不同材料的相对磁导率
7.磁介质
能影响磁场的物质称为磁介质。各种宏观物质对磁场都有不同程度的影响，因此一般都是磁介质。
磁介质分为顺磁性材料（顺磁质）、抗磁性材料（抗磁质）和铁磁性材料（铁磁质），抗磁性材料又叫逆磁性材料。
顺磁性材料——相对磁导率 μ r 略大于1，在外加磁场中呈现微弱磁性，并产生与外加磁场同方向的附加磁场，顺磁性材料如铝、铬、锰，能被磁体轻微吸引。
抗磁性材料——相对磁导率 μ r 略小于1，在外加磁场中呈现微弱磁性，并产生与外加磁场反方向的附加磁场，抗磁性材料如铜、银、金，能被磁体轻微排斥。
铁磁性材料——相对磁导率 μ r 远大于1，在外加磁场中呈现很强的磁性，并产生与外加磁场同方向的磁场，铁磁性材料如铁、镍、钴及其合金，能被磁体强烈吸引。
8.磁化
在铁磁介质中，相邻铁原子中的电子间存在着非常强的交换耦合作用，这个相互作用促使相邻原子中电子磁矩平行排列起来，形成一个自发磁化达到饱和状态的微小区域，这些自发磁化的微小区域，称为磁畴。在没有外加磁场作用时，铁磁性材料内各磁畴的磁矩方向相互抵消，对外不显示磁性，如图2-3a所示。当把铁磁性材料放到外加磁场中时，磁场就会受到外加磁场的作用，一是使磁畴磁矩转动；二是使畴壁（畴壁是相邻磁畴的分界面）发生位移。最后全部磁畴的磁矩方向转向与外加磁场方向一致，如图2-3b所示，铁磁性材料被磁化。铁磁性材料被磁化后，就变成磁体，显示出很强的磁性。去掉外加磁场后，磁矩出现局部转动，但仍保留一定的剩余磁性，如图2-3c所示。
图2-3 铁磁性材料的磁畴方向
永久磁铁中的磁畴，在一个方向占优势，因此形成N极和S极，能显示出较强的磁性。
在高温状态下，磁体中的分子热运动会破坏磁畴的有规则排列，使磁体的磁性削弱。超过某温度后，磁体的磁性全部消失而呈现顺磁性，实现了材料的退磁。铁磁性材料在此温度以上不能再被外加磁场磁化，铁磁性材料失去原有磁性的临界温度称为居里点或居里温度。从居里点以上的高温冷却下来时，只要没有外磁场的影响，材料仍然处于退磁状态。
9.磁化曲线
初始磁化曲线是表征铁磁性材料磁特性的曲线，用以表示 B-H 的关系，如图2-4所示，它反映了材料磁化程度随外加磁场变化的规律。
10.磁滞回线
描述磁滞现象的闭合曲线叫磁滞回线。如图2-5所示，当铁磁性材料在外加磁场强度作用下磁化到1点后，减小磁场强度到零，磁感应强度并不沿曲线1-0下降，而是沿曲线1-2降到2点，这种磁感应强度变化滞后于磁场强度变化的现象叫磁滞现象，它反映了磁化过程的不可逆性。当磁场强度增大到1点时，磁感应强度不再增加，得到的0-1曲线称为初始磁化曲线，当外加磁场强度 H 减小到零时，保留在材料中的磁性，称为剩余磁感应强度，简称剩磁，用 B r 表示，如图2-5中0-2和0-5所示。为了使剩磁减小到零，必须施加反向磁场强度，使剩磁降为零所施加的反向磁场强度称为矫顽力，用 H c 表示。如图2-5中0-3和0-6所示。
图2-4 B-H 曲线和 μ-H 曲线
图2-5 磁滞回线
如果反向磁场强度继续增加，材料就呈现与原来方向相反的磁性，同样可达到饱和点 m ′。当 H 从负值减小到零时，材料具有反方向的剩磁 -B r ，即0-5。磁场经过零值后再向正方向增加时，为了使 -B r 减小到零，必须施加反向磁场强度，如图2-5中0-6所示。磁场在正方向继续增加时曲线回到 m 点，完成一个循环，如图2-5中1-2-3-4-5-6-1所示，即材料内的磁感应强度是按照对称于坐标原点的闭合磁化曲线变化的，这条闭合曲线称为磁滞回线。只有交流电才产生这种磁滞回线。
在图2-5中，± B m 为饱和磁感应强度，表示工件在饱和磁场强度± H m 磁化下 B 达到饱和，不再随 H 的增大而增大，对应的磁畴全部转向与磁场方向一致。 α 为初始磁化曲线的切线与 H 轴的夹角、 α =arctan（ B/H ）， α 的大小反映铁磁性材料被磁化的难易程度。
根据上面的阐述，可归纳出铁磁性材料具有以下特性。
1）高导磁性：能在外加磁场中强烈地磁化，产生非常强的附加磁场，它的磁导率很高，相对磁导率可达数百、数千以上。
2）磁饱和性：铁磁性材料由于磁化所产生的附加磁场，不会随外加磁场增加而无限增加，当外加磁场达到一定程度时，全部磁畴的方向都与外加磁场的方向一致，磁感应强度 B 不再增加，呈现磁饱和。
3）磁滞性：当外加磁场的方向发生变化时，磁感应强度的变化滞后于磁场强度的变化。当磁场强度减小到零时，铁磁性材料在磁化时所获得的磁性并不完全消失，而保留了剩磁。
根据铁磁性材料矫顽力的大小可分为软磁材料和硬磁材料两大类。
H c ≤400A/m（5Oe）认为是典型的软磁材料，其磁滞回线如图2-6a所示。
H c ≥8000A/m（100Oe）认为是典型的硬磁材料，其磁滞回线如图2-6c所示。
一般磁粉检测的铁磁性材料， H c 在软、硬磁之间，称为半硬磁材料，其磁滞回线如图2-6b所示。
图2-6 不同材料的磁滞回线
软磁材料和硬磁材料具有以下特征。
1）软磁材料是指磁滞回线狭长，具有高磁导率、低剩磁、低矫顽力和低磁阻的铁磁性材料，软磁材料磁粉检测时容易磁化，也容易退磁。软磁材料有电工用纯铁、低碳钢和软磁铁氧体等材料。
2）硬磁材料是指磁滞回线肥大，具有相对低磁导率、高剩磁、高矫顽力和高磁阻的铁磁性材料。硬磁材料磁粉检测时相对难以磁化，也难以退磁。硬磁材料有铝镍钴、稀土钴和硬磁铁氧体等材料。
11.磁路
磁感应线所通过的闭合路径叫磁路。
铁磁材料被磁化后，不仅能生产附加磁场，而且还能把绝大部分磁感应线约束在一定的闭合路径上，如图2-7所示。
图2-7 磁路
磁路定律：磁通量等于磁动势与磁阻之比。磁力线与电流一样，走磁阻最小的路径。
12.磁感应线的折射
当磁通量从一种介质进入另一种介质时，它的量不变。但是如果这两种介质的磁导率不同，那么这两种介质中的磁感应强度就会不同，方向也会改变，这称之为磁感应线的折射，并遵循折射定律：
tan α 1 /tan α 2 = μ 1 / μ 2 = μ r 1 / μ r 2
式中 α 1 ——磁感应线入射角（°）；
α 2 ——磁感应线折射角（°）；
μ r1 ——介质1中的相对磁导率；
μ r2 ——介质2中的相对磁导率。
磁场强度的切向分量连续，磁感应强度的法向分量连续。
从磁导率特别低的介质（非磁性物质）中进入磁导率特别高的介质（铁磁性物质）中，无论第一介质中的入射角度为多少，第二介质中的磁感应线几乎与界面平行，而且变得密集。
从磁导率特别高的介质（铁磁性物质）中进入磁导率特别低的介质（非磁性物质）中，无论第一介质中的入射角度为多少，第二介质中的磁感线几乎与界面垂直，而且变得稀疏。
当磁感应线由钢铁进入空气，或者由空气进入钢铁，在空气中磁感应线实际上是与界面几乎垂直的，如图2-8所示。这是由于钢铁和空气的磁导率相差10 2 ~10 3 的数量级的缘故。
图2-8 磁感应线由钢进入空气
13.漏磁场
（1）漏磁场的形成 漏磁场是在磁体的缺陷处或磁路的截面变化处，磁感应线离开或进入表面时所形成的磁场。
漏磁场形成的原因是由于空气的磁导率远远低于铁磁性材料的磁导率。如果在磁化了的铁磁性工件上存在着不连续性或裂纹，则磁感应线优先通过磁导率高的工件，这就迫使部分磁感应线从缺陷下面绕过，形成磁感应线的压缩。但是，工件上这部分可容纳的磁感应线数目也是有限的，又由于同性磁感应线相斥，所以，一部分磁感应线从不连续中穿过，另一部分磁感应线遵从折射定律几乎从工件表面垂直地进入空气中，绕过缺陷又折回工件，形成了漏磁场。
（2）缺陷的漏磁场分布 假设缺陷为一矩形，在矩形的中心，水平分量有一极大值，垂直分量为零，离开中心后，水平分量迅速减小，垂直分量达到一极大值后逐渐减小。如图2-9a所示为水平分量，图2-9b所示为垂直分量，如果将两个分量合成则可得到如图2-9c所示的漏磁场。
图2-9 缺陷的漏磁场分布
缺陷处产生漏磁场，我们并看不到，所以就必须有显示或检测漏磁场的手段，磁粉检测就是在工件表面施加磁粉或磁悬液，通过磁粉的聚集来显示漏磁场的存在。漏磁场对磁粉的吸引可看成是磁极的作用，磁感应线离开和进入磁性材料的区域形成N极和S极，如果有磁粉在磁极区通过，则将被磁化，也呈现N极和S极。这样磁粉的两极就与漏磁场的两极相互作用（同性磁极相斥，异性磁极相吸），磁粉就被吸引到漏磁场区，显示缺陷的形状和大小。由于漏磁场的宽度比缺陷的实际宽度大数倍至数十倍，所以磁痕比实际缺陷宽很多，将缺陷放大，很容易观察出来，如图2-10所示。
图2-10 缺陷受漏磁场吸引
（3）影响漏磁场的因素 缺陷处吸引磁粉的多少取决于漏磁场的强弱，漏磁场的强弱与下列因素有关。
1）外加磁场的影响。缺陷的漏磁场大小与工件磁化程度有关，从铁磁性材料的磁化曲线得知，外加磁场大小和方向直接影响磁感应强度的变化。一般来说，外加磁场强度一定要大于 H μ m ，即选择在产生最大磁导率 μ m 对应的 H μ m 点右侧的磁场强度值，此时磁导率减小，磁阻增大，漏磁场增大。当铁磁性材料的磁感应强度达到饱和值的80%左右时，漏磁场便会迅速增大。
2）缺陷的影响。
第一，位置的影响：缺陷的埋藏深度，即缺陷上端距工件表面的距离，对漏磁场产生有很大的影响。同样的缺陷，位于工件表面时，产生的漏磁场大；位于工件的近表面，产生的漏磁场显著减小；若位于距工件表面很深的位置，则工件表面几乎没有漏磁场存在。
因此，在检测时，表面缺陷灵敏度高，近表面缺陷灵敏度低。
第二，取向的影响：缺陷的可检出性取决于缺陷延伸方向与磁场方向的夹角，图2-11为漏磁场与缺陷倾角的关系。当缺陷垂直于磁场方向时，漏磁场最大，也最有利于缺陷的检出，灵敏度最高，随着夹角由90°减小，灵敏度下降；当缺陷与磁场方向平行或夹角小于30°时，则几乎不产生漏磁场，不能检出缺陷。
图2-11 漏磁场与缺陷倾角的关系
注：①为磁场方向；②为最佳灵敏度；③为灵敏度降低；④为灵敏度不足； α i 为磁场与缺陷方向夹角； α min 为缺陷最小可检角。
第三，深宽比的影响：同样宽度的表面缺陷，如果深度不同，产生的漏磁场也不同。在一定范围内，漏磁场的增加与缺陷深度的增加几乎呈线性关系；但当深度增大到一定值后，漏磁场的增加变得缓慢下来。
当缺陷的宽度很小时，漏磁场随着宽度的增加而增加，并在缺陷中心形成一条磁痕；但当缺陷的宽度很大时，漏磁场反而下降，如又浅又宽的表面划伤，产生的漏磁场就很小，只在缺陷两侧形成磁痕，缺陷根部则没有磁痕显示。
缺陷的深宽比是影响漏磁场的一个重要因素，通常缺陷的深宽比越大，漏磁场越大，缺陷越容易检出。
3）表面覆盖层的影响。工件表面覆盖层极易导致漏磁场的下降，当工件表面有镀层、氧化皮、油污、油漆等覆盖时，检测灵敏度会降低，如图2-12和图2-13所示。
图2-12 表面覆盖层对磁痕显示的影响
除此之外，工件表面粗糙度大（光洁度差）、表面凹凸不平（平整度差或有油污、锈斑等污物），均会影响磁粉或磁悬液的流动性，使检测灵敏度下降，甚至造成非缺陷显示、杂乱显示。
一般要求被检工件表面应没有涂层，但薄而均匀的涂层也可以进行磁粉检测。如果需要电极接触，则必须除掉非导电涂层。
4）工件材料及状态的影响。钢材的磁化曲线是随合金成分特别是碳含量、加工状态及热处理状态而变化的，因此各种材料要达到磁饱和状态所需的磁场强度也是不同的。所以同样的磁场强度下，由于材料的磁特性不同，缺陷处的漏磁场也是不同的。
图2-13 漆层厚度对漏磁场的影响
第一，晶粒大小的影响。
晶粒大，磁导率大，矫顽力小；相反，晶粒小，磁导率小，矫顽力大。
晶粒大，磁畴大，边界少，磁化时磁畴容易转动，所以磁导率大，容易磁化。
第二，碳含量，加入合金元素的影响。
碳含量增加， H c 几乎成线性增加，而最大磁导率降低，随着碳含量的增加，钢材逐渐变硬，不容易磁化，也不容易退磁。
加入合金元素也是使材料变硬， H c 增加， μ m 下降。
当钢种的热处理状态相同或近似的情况下，随着钢中碳含量和合金组元及其含量的增加，各磁性参数及部分磁特性曲线基本符合如下的变化规律：①最大磁导率 μ m 下降。②矫顽力增大。③出现最大磁导率所对应的磁场 H μ m 增大。④最大磁感应强度 B m 有下降的趋势。⑤磁滞回线变得肥大。
第三，热处理状态的影响。
在化学成分相同的情况下，不同的热处理状态对磁性参数及部分磁特性曲线的影响如下：①退火状态的最大磁导率 μ m 和最大磁感应强度 B m 比正火或淬火后回火状态下 μ m 和 B m 高，而矫顽力 H c 、最大磁能积（ HB ） max 和出现最大磁导率所对应的磁场强度 H μ m 等参数，其退火状态均较正火状态或淬火后回火状态的相应参数为低。②淬火后随回火温度的升高，各参数及部分磁特性曲线基本符合如下变化规律：
a.最大磁导率 μ m 增大。
b.矫顽力下降。
c.出现最大磁导率所对应的磁场 H μ m 减小。
d.最大磁感应强度 B m 增大的趋势。
e.磁滞回线变得狭窄。
第四，冷加工的影响。压缩变形率增加，剩磁增大，矫顽力增大。
1.磁粉检测原理
铁磁性材料工件被磁化后，由于不连续性的存在，使工件表面和近表面的磁力线发生局部畸变而产生漏磁场，吸附施加在工件表面的磁粉，在合适的光照下形成目视可见的磁痕，从而显示出不连续性的位置、大小、形状和严重程度，如图2-14所示。
磁粉检测时，缺陷应与磁力线方向垂直或成较大的角度（通常≥45°）方能有效检出；如缺陷方向与磁力线方向一致或夹角较小，因其对磁力线的影响不大，往往不能形成足够的漏磁场，导致无法有效检出。
图2-14 磁粉检测原理
1—漏磁场 2—裂纹 3—近表面气孔 4—划伤5—内部气孔 6—磁力线 7—工件
2.磁粉检测原理的物理基础
根据磁粉检测原理（见图2-14），磁粉检测实现的两个基本前提：一是铁磁性材料工件被足够的外加磁场磁化，以使缺陷部位能够产生足够的漏磁场；二是工件表面施加有合适的磁粉/磁悬液，并在适当的光照条件下能够被人眼识别。
3.磁粉检测注意事项
1）只适用于铁磁性工件（如铸铁、铸钢、低合金钢、碳素钢等），不适用于非铁磁性工件。非钢铁工件、奥氏体不锈钢，以及奥氏体不锈钢与铁磁性钢焊接工件，不能进行磁粉检测。
2）适宜检测工件表面缺陷，对于工件内部缺陷，随其距工件表面深度增加，检测灵敏度不断降低，且近表面缺陷的磁痕显示较为模糊。
3）磁粉检测工序一般应安排在成品状态下进行，磁粉检测后如还需进行机械加工、打磨、矫正、磨削等处理，在相应工序后应再安排进行磁粉检测，否则机械加工、打磨后将暴露工件内部可能存在的缺陷，以及矫正、磨削等可能产生的缺陷。
4）受表面涂覆层厚度影响，工件表面一般不得有涂覆层存在，否则影响磁痕形成。如涂覆层致密均匀，其厚度一般不超过50μm。
磁粉检测时，工件需要被磁化，磁化过程一般通过电流来实现，不同的电流在磁化时表现出的特性也不一样。
1.电流的磁效应
电流通过的导体内部和周围都存在着磁场，这种现象称为电流的磁效应。
当对圆柱导体通电时，产生的磁场是以导体中心轴线为圆心的同心圆，磁场的方向与电流方向有关，其关系可用右手定则确定：用右手握住导体，拇指指向电流方向，其余四指弯曲的方向即为磁场的方向，如图2-15所示。
图2-15 通电导体右手定则
在线圈中通电时，每段导线产生的磁场均满足右手定则，将各段导线产生的磁场叠加，在线圈内将得到与线圈轴线平行的纵向磁场，其方向同样可用右手定则确定：用右手握住线圈，使四指指向电流方向，与四指垂直的拇指所指方向就是线圈内部的磁场方向，如图2-16所示。
图2-16 通电线圈右手定则
2.磁化电流类型
磁粉检测采用的磁化电流有交流电、整流电（单相半波整流电、单相全波整流电、三相半波整流电、三相全波整流电）、直流电、冲击电流，其中交流电、三相全波整流电最为常用。磁化电流波形、电流表指示与换算关系见表2-2。
表2-2 磁化电流波形、电流表指示与换算关系
（续）
为发现工件表面的缺陷，需要在工件表面建立与缺陷方向垂直的磁场，根据磁场方向，磁化可分为周向磁化、纵向磁化、多向磁化。
1.周向磁化
给工件直接通电，通过支杆（触头通电）或通过贯穿空心工件的中心导体、芯棒通电，在工件中建立环绕工件并与工件轴线垂直的周向闭合磁场，以发现与工件轴线平行的纵向缺陷。
采用感应电流磁化工件或在环形件上绕电缆进行磁化，也可在工件中产生周向闭合磁场，故也属于周向磁化。
常见周向磁化技术如图2-17～图2-23所示。
图2-17 直接通电法
图2-18 夹钳通电法
图2-19 支杆法
图2-20 中心导体法
图2-21 偏置芯棒法
1—缺陷 2—芯棒 3—磁力线 4—工件
图2-22 感应电流法
图2-23 环形件绕电缆法
2.纵向磁化
将电流通过环绕工件的线圈或电缆，在工件中建立沿工件轴线的纵向平行磁场，以发现与工件轴线垂直的周向缺陷（横向缺陷）。
采用电磁轭或永久磁铁，也可在工件中建立沿工件轴线的纵向磁场，故也属于纵向磁化。
常见纵向磁化技术如图2-24、图2-25所示。
图2-24 线圈法
图2-25 磁轭法
3.多向磁化
通过多向磁化，在工件中产生大小和方向随时间呈圆形、椭圆形或螺旋形变化的多向磁场（旋转磁场或摆动磁场），以发现工件上所有方向的缺陷。
（1）旋转磁场 在相互垂直的方向上分别进行交流磁化，两磁化方式会在工件表面建立起两个相互垂直的交流磁场，其方向和强度都随时间变化。由于相位不同，两磁场叠加后的合成磁场的方向会随时间的变化而变化。如果两磁场的频率相同，相位差恒定，合成磁场会在两交流磁场决定的平面内旋转，形成圆形或椭圆形磁场，如图2-26所示。特别是当两交流磁场的幅度相等、相位差为90°时，复合磁场会在一个圆内旋转，对任何方向的缺陷检测效果都一样。
图2-26 旋转磁场
交叉磁轭：交叉磁轭是旋转磁场的典型应用。电磁轭有两个磁极，进行磁化只能发现与两极连线垂直的和成一定角度的缺陷，对平行于两极连接方向缺陷则不能发现。使用交叉磁轭，如图2-27所示，可在工件表面产生旋转磁场。国内外大量实践证明，这种多向磁化技术可以检测出非常小的缺陷，因为在磁化循环的某时刻都使磁场方向与缺陷延伸方向相垂直，所以一次磁化可检测出工件表面所有方向的缺陷，检测效率高。
图2-27 交叉磁轭和交叉线圈
交叉线圈是旋转磁场的另一个应用，空间内两个或者三个频率相同的磁场，相位差恒定，合成磁场会在空间内旋转，形成球形或椭球形磁场，如图2-27所示。
（2）摆动磁场 如果在工件某一方向上进行直流（或整流）磁化，另一方向进行交流磁化时，工件表面的两磁场一个为直流（或单向变化）磁场，另一个为交流磁场，复合后的磁场为摆动磁场。复合磁场会在交流磁场的两个正负方向之间摆动，达到对不同趋向缺陷进行检测的目的。特别是当直流磁场和交流磁场相互垂直，且交流磁场的最大值与直流磁场相同时，则可产生摆动角度为90°的摆动磁场，如图2-28所示，磁场最大方向在45°方向上。当交流磁场的最大值大于直流磁场时，磁场最大方向在大于45°的方向上；小于直流磁场时，磁场最大方向则在小于45°的方向上，即合成最大磁场会偏向较强的磁场一侧。
图2-28 摆动磁场
纵向直流磁化和周向交流磁化的复合：工件用直流电磁电进行纵向磁化，并同时用交流通电法进行周向磁化，其原理及特点如图2-29所示，在某一瞬时，工件不同部位的磁场大小和方向并不相同，可用于发现工件上任何方向的缺陷。
图2-29 纵向直流和周向交流的磁化
4.辅助磁化
例如，将通电导体置于工件受检部位而进行局部磁化，或将工件放置在铜板上，对铜板进行通电，如图2-30所示。辅助磁化仅用于常规磁化方法难以磁化的工件和部位，一般不推荐使用。
图2-30 辅助磁化
注： d 为导体到工件表面间距，1为电流；2为有效磁化区域；3为缺陷。
1.磁粉检测流程
磁粉检测过程由预处理、磁化工件、施加磁粉或磁悬液、磁痕分析评定、退磁和后处理组成。
（1）预处理 将检测部位外露，露出金属本体。
清除工件表面影响检测的物质，如清理工件表面灰尘、油污、锈垢、毛刺、氧化皮、焊接飞溅、油漆等涂覆层，使用油基磁悬液、非荧光检测时工件表面不得有水分，使用水基磁悬液工件表面不得有油性物质。
非荧光检测时，检测部位表面可喷涂反差增强剂形成白色背景。
检测部位周边有孔、腔时需要封堵避免后续难以清理。
（2）磁化工件 按照确定的磁化方法、磁化设备与磁化规范，对工件进行磁化。
（3）施加磁粉或磁悬液 按照确定的时机施加磁粉或磁悬液（连续法、剩磁法，干法、湿法），保证检测部位有充足的检测介质，但不得影响磁痕形成与保持，也不得形成过度背景影响磁痕观察。
（4）磁痕分析评定 观察检测部位表面磁痕，注意结合检测部位表面状态、加工状态、材质结构等区分磁痕是否由缺陷所致，无法有效区分时，应对工件进行精整或改用别的检测方法进行验证，并根据相关验收标准与验收限值判定工件是否合格。
（5）退磁 磁化后一般均需要退磁，交流电磁轭磁化后一般不需要退磁。退磁后应对工件剩磁进行测量，测量位置应包括可能的磁极位置（如端部等）。
（6）后处理 检测完成后，在产品上规定位置做好检测状态标识（合格、不合格、待处理等），根据要求打检测人员钢印。清理工件表面，必要时防锈处理，并分区摆放。
整理检测设备与检测现场。
2.磁粉检测方法分类
磁粉检测可根据不同的分类维度进行分类，常用分类维度及类型见表2-3。
表2-3 磁粉检测方法分类
（1）连续法
1）操作程序。预处理→磁化，同时施加磁粉或磁悬液→磁痕分析与评定→退磁→后处理。
2）操作要点。湿法连续法检测时，在磁化前应先用磁悬液充分润湿工件检测部位表面，磁化的同时继续喷淋磁悬液，单次磁化时间一般1～3s，停止喷淋后再磁化1～2次，待磁痕形成后停止磁化，再进行磁痕观察与记录。
干法连续法检测时，对工件磁化后开始喷撒磁粉，工件表面如有多余磁粉影响磁痕观察时应轻轻吹去多余磁粉，待磁痕形成后观察磁痕并记录。
（2）剩磁法
1）操作程序。预处理→磁化→施加磁悬液→磁痕分析与评定→退磁→后处理。
2）操作要点。磁化通电时间较短，通常不超过1s；施加磁悬液时应充分润湿工件表面，但不得产生过度背景；工件磁化后，在检测完毕前不得与铁磁性材料接触，否则将产生磁泻磁痕。
磁粉检测磁化工件时，所选的磁化参数应使工件表面产生适当的磁场强度。磁场强度过小，磁痕显示不清晰或不显示；磁场强度过大则易产生过度背景掩盖缺陷磁痕显示，或易产生非相关显示。
磁粉检测磁化规范主要包括磁化电流、磁场强度等。
1.磁化电流
连续法磁粉检测设备通常采用复合磁化，一般包含周向磁化电流、纵向磁化电流（安匝），磁化电流值一般根据产品尺寸结合检测试验确定。
轴类零部件连续法周向磁化电流一般要求达到工件最大直径 D 的8～10倍，即（8～10） D 。
2.磁场强度
磁化时工件表面磁场强度应满足相关检测标准和工艺要求。
1）连续法检测时，焊接产品应达到2000A/m以上，一般产品应达到2400A/m以上，产品磁场强度有明确规定的，应达到规定值。
2）剩磁法检测时，磁场强度应达到8000A/m以上。