磁粉检测以其具有检测灵敏度高、显示直观、检测效率高等诸多优点而被广泛应用，成为检测表面和近表面缺陷的高效检测方法之一。

与其他无损检测方法类似，也需要一定形式的参考标准对检测系统进行监控和确认，其目的是弄清该系统是否在按照所期望的方式、所需要的灵敏度工作，达到这一目的最直接的途径是考核该系统检出一个或多个已知缺陷的能力。

ISO、ASTM、JIS、GB标准均采用了不同试块用于磁粉探伤验证，定期监控检测系统以及改进检测工艺方法。 

最理想的方法是，在试件上设置一个最小临界尺寸缺陷，常用的方法是利用某种形式的人工缺陷指示器。

接下里本文将通过介绍几种磁粉检测中常用的参考试块！

注：以下内容均参考来自《金属加工》杂志2016年《磁粉检测用参考试块的应用》一文！

1 MTU Nr.3试块与FLUXA试块

MTU Nr.3试块与FLUXA试块分别对应于依据DIN EN ISO 9934-2的控制试块1和控制试块2。

MTU Nr.3试块是表面具有淬火和磨削硬化裂纹的永久磁铁，因其经过精磨，仅对细颗粒磁粉响应，用于使用中的磁悬液显示能力的监控与评判。

按照试验条件将被检载液与参考载液作对比，试块上的裂纹迹痕显示灵敏度可作为一个参考标准。 

简单地讲，如果细微裂纹不产生显示或呈现点状而不是线状，则表示磁悬液不可再使用，应立即更换。

MTU Nr.3试块可用于荧光磁粉、非荧光磁粉以及带反差的非荧光磁粉。由于生产工艺的原因，参考试块每一个面的裂纹图像都各不相同，因此一面的显示不能与另一面相比较，也不能与其他参考试块的任何一个面相比较。

在现场监控磁悬液必须采用相同的参考试块对显示灵敏度进行评判，与原始的裂纹显示照片作对比。每一个试块显示灵敏度不能传递到其他试块上，也不能用于不同磁介质之间的对比试验，如图1所示。

图1 MTU Nr.3试块正反面裂纹显示情况

由于磁粉探伤设备、磁化线圈、退磁线圈等装置会对试块的剩磁产生影响，因此使用和保存时应远离磁场，否则为这些人工缺陷的显示能力就会发生变化，影响裂纹的长度和方向。

一种替代MTU试块的试块是FLUXA试块，它由两精密加工的两铁块合并而成，它们的接缝应代表 “裂纹” ，这个人工裂纹长度应代表着一个等级。

试块的一端是永久磁体，采用铜箔包覆，磁体从背面进行磁化，人工裂纹会产生磁通泄漏，从零点的刻度算起，漏磁场随着同磁体距离的增大而减弱，较长的裂纹显示就表示磁介质的灵敏度大。 

依据DIN EN ISO9934-2的控制试块2也是基于此原理，它的两侧是永久磁体。

FLUXA试块用于检查和监督荧光磁悬液的显示灵敏度，使用过程中的磁悬液由于其显示灵敏度不同， 裂纹显示会给出不同的显示长度。

采用相同的FLUXA试块， 通过对比不同配比磁悬液的显示长度，可检查其显示灵敏度。另外由于磁悬液重复使用或污染会造成显示灵敏度缓慢降低，也可以通过定期监督显示长度，使显示灵敏度得到控制。

FLUXA试块(见图2) 同样仅用于比较(相对)测量。从试块读取的显示长度不能应用于绝对数值，仅用于载液在使用过程中相对于最初显示的对比。

图2 FLUXA试块

不同的试块会产生不同的显示长度，从试块上读取的显示长度仅对于使用中的该试块有效，其数值不能传递到其他试块上，也不能采用FLUXA试块针对不同种类的磁悬液和不同制造商的显示介质进行比较，其结果不具有可比性，如图3所示。

图3 磁悬液受到污染后FLUXA试块显示情况

外界的强磁场对试块会造成严重的影响，如果被磁化，显示就变成常数或者试块正面的分隔线变成肉眼可见。 

在这种情况下，建议将试块进行检查和适当的退磁处理，通常情况下，经过退磁处理之后，试块就可以重新使用了。

为保证裂纹显示评判和显示长度，MTU Nr.3试块和FLUXA试块的检测条件应相同，如UV灯、距离、光照度等。 

试块表面应确保没有灰尘、油脂以及监控磁悬液时留下的荧光磁粉，每次使用之后采用湿布清洁试块表面，并在紫外灯的照射下检查表面是否清洁干净，如同荧光渗透检测检查试件清洗效果一样。

此外，推荐经常采用超声清洗方式彻底地清洗试块表面。此外如果MTU Nr.3试块长时间不用，存放前应采取润滑措施。

2 饼形测定器和凸十字形指示器

饼形测定器和凸十字形指示器都是美标试块，用于判定磁化的充分性和磁场方向。

饼形测定器又叫八角试块，这种磁场指示器由八块三角形低碳钢片组成，厚度约3.2mm，它们被钎焊在一个圆盘上，另一面镀铜，镀铜厚度约

0.25mm(根据不同的要求镀铜层厚度可改变），铁块之间以0.75mm的间隙隔开，间隙内填充非磁性材料，以保护间隙的完整性，并增强圆盘的强度，铁块形成穿透的“裂纹” 。 

由于它具有高的穿透性而让来自于工件表面的部分磁通溢出，以至于漏磁会发生在没有磁性的钎焊处，磁介质喷洒到镀铜的一侧，没有镀铜的一侧与工件表面接触，漏出的磁场被指示器表面的磁粉所显示，在足够的磁化和适当的磁场方向情况下，一些钎焊连接缝就会显示出磁痕，如图4、图5a所示。

（a） 单向磁化（左图） （b） 复合磁化（右图）

图4 饼形测定器

凸十字形指示器有四个间隙，呈十字状，宽约0.13mm，三角形小块部分被切除，从而使已知的间隙与试件之间产生一个固定距离，如图5b所示。

EN标准中的Berthold试块与凸十字形指示器类似，但它可改变铜板与试件之间的距离，当显示刚好出现时的起离位置给出磁场试验有效性的估量。

(a) 饼形测定器（上图） (b) 凸十字形指示器（下图）

图5 磁场测量用间隙指示器比较

这两种指示器均可用来确定近似取向，并在一个限度上指示出磁场强度是否适当，但它们只能检试件周围的外部磁场，而不能测量出试件内部的磁场，它们在不同方向上存在着许多间隙，有助于揭示磁场的大致取向， 垂直于磁力线的槽显示最清晰，平行于磁力线的槽极少产生或根本不产生显示。

这两种装置由于间隙的设置，都能吸引及保持磁粉，但它们有一定的差异。 

凸十字形指示器的间隙与试件表面的距离比饼形测定器的远，而且间隙也较狭窄，因此将它们置于工件的同一位置时，饼形测定器的使用性能要强一些。

3 箔型磁通显示器

这种箔型磁通显示器(Magnetic Flux Indicator)源自于ASTM E1444标准，广泛地应用于铁磁性材料在磁粉检测过程中感应磁场的验证，可获得被磁化试件表面之上外加磁场的信息，在一些情况下还可估计出切向磁场强度的范围。 

它有Ⅰ型和Ⅱ型两种，Ⅰ型用于一般工程领域，Ⅱ 型用于航空领域。

这两种型号均是三明治结构，它由三片50mm×12 mm的薄片叠压而成，厚度为0.15mm，层压结构中内层为高导磁性碳钢材料，有三条宽度不同的槽(Ⅰ型显示器槽的宽度分别为0.1905mm、0.2286mm、0.254mm，Ⅱ型显示器的宽度分别为0.0.0762mm、0.1016mm、0.1 27mm) ，平行于长轴方向 ，代表试件内不同宽度的裂纹，两侧是铜箔，厚度为0.0508mm(0.0020in) ，铜箔的作用是提供一个提离距离并保护铁基层。其结构示意如图6所示。

图6 箔型磁通显示器的结构

使用时可以将箔型显示器与表面接触，这样显示器就与试件共享同一磁通。 

由于它非常薄，可以与各种不同外形试件的表面相吻合，也可以裁剪成小片使用于空间和尺寸较小的场合。

显示器的第一个作用是指示磁场方向。将箔型显示器以不同的朝向放在受检表面上，当显示器的刻槽与磁场正交时，就会显示出一条或多条显示，当刻槽与磁场平行时，则不产生显示，如图7所示。

图7 箔形磁通显示器磁痕显示

显示器的第二个作用是使用交流电磁化时评估磁场强度的大小。

采用连续法磁化工件时，内层材料中不同宽度的槽产生的漏磁场强弱自然不一样，通过逐渐增大磁化电流可得到一条、两条或三条显示，据此可估计试件表面感应磁场的强弱。

4 片型指示器

片型指示器也叫试片，起源于日本，有A型、D型和C型，它可以设计成多种板厚和槽深，同一厚度下槽深越小其相对灵敏度越高，槽的形状有圆形和直线形两种。 

检测面较大或曲率半径大时选用A型，检测面窄或工件曲率半径较小时选用D型或C型，C型可整条使用也可分割使用。

它们只适用于连续法，用于检测磁粉探伤机、磁粉、磁悬液的性能以及试件表面有效磁场的强度和方向。使用时将有槽面与试件紧密接触，槽与试件享有同一磁通， 同时具有稍稍有模拟近表面不连续的作用。

5 环形试块

环形试块有直流标准环形试块和交流标准环形试块两种， 用来检测近表面体积型缺陷的对比试块。

直流环形试块是采用热轧工具钢制成，中间有一孔，孔中穿铜棒，边缘有12个1.78mm的通孔，距表面的深度从1.78～ 21.34mm按等差排布，相邻两孔间深度相差1.78mm。 

使用时， 芯棒通以直流电或整流电以连续法检测，之后观察圆盘外缘各孔的显示情况，深度越大越难显示，深度越小越容显示。

主要用来测定磁悬液的性能，有时也用于评价检测系统的工作性能，如可以根据芯棒通以不同的磁化电流所能显示的孔数来评定。

交流标准环形试块采用经退火处理的10#锻钢制成，距离外圆面有三个深度依次加深的1mm通孔， 孔中心距离外圆面依次为1.5mm、2.0mm、2.5mm，环形试块与中间铜棒之间采用胶木作衬垫。 

交流环形试块用于校测交流磁粉探伤机和磁悬液的性能， 试验时将标准试块夹于探伤机的两极之间，通交流电磁化，试块清晰显示一个以上缺陷的磁痕说明探伤机校验合格、磁悬液合格。

图为 美国磁通工具钢环形试块

总结：

参考试块对验证磁粉探伤工艺的正确性及检测过程的可靠性具有十分重要的作用， 其目的是快速鉴定磁粉探伤系统的性能， 定期监控检测系统是否处于预期的状态， 帮助改善系统的工作性能。 

因此要对各种参考试块的用途和使用方法进行全面、深入的了解，将这些参考试块应用于恰当的场合，确保检测人员获得始终如一、可靠的检测结果，同时还可以为工艺人员提供修改工艺参数和改进工艺方法的重要依据。