Einführung: Ferromagnetismus als Voraussetzung der MT
Die Magnetpulverprüfung (MT) setzt voraus, dass das zu prüfende Material ferromagnetisch ist. Ferromagnetische Werkstoffe — in erster Linie Eisen, Nickel und Kobalt sowie deren Legierungen — besitzen magnetische Domänen (Weiss'sche Bezirke), deren Ausrichtung durch ein äußeres Feld beeinflusst werden kann. Austenitischer Edelstahl, Aluminium, Kupfer und Titan sind nicht ferromagnetisch und damit nicht mit MT prüfbar.
Die B-H-Kurve (Neukurve)
Die Magnetisierungskurve (auch Neukurve oder Erstmagnetisierungskurve) beschreibt den Zusammenhang zwischen der angelegten magnetischen Feldstärke H (in A/m) und der resultierenden magnetischen Flussdichte B (in Tesla) bei einem entmagnetisierten Ausgangszustand. Der Kurvenverlauf gliedert sich in drei Bereiche:
- Rayleigh-Bereich (kleine H-Werte): Reversible, elastische Verschiebungen der Domänenwände; B wächst nahezu linear mit H. Geringe Empfindlichkeit des Werkstoffs.
- Steilbereich: Irreversible Barkhausen-Sprünge; B steigt stark an, da große Domänenbereiche umklappen. Höchste differentielle Permeabilität µdiff.
- Sättigungsbereich: Alle Domänen sind ausgerichtet; B nähert sich der Sättigungsmagnetisierung Bs asymptotisch an. Weiteres Erhöhen von H bringt kaum noch Zuwachs.
Hystereseschleife: Remanenz und Koerzitivfeldstärke
Wird H nach Erreichen der Sättigung wieder auf null zurückgefahren, sinkt B nicht auf null, sondern verbleibt bei einem positiven Restwert — der Remanenz Br. Erst eine entgegengerichtete Feldstärke — die Koerzitivfeldstärke Hc — bringt B wieder auf null. Der gesamte Umlauf ergibt die charakteristische S-förmige Hystereseschleife.
- Weichmagnetische Werkstoffe (z. B. reines Eisen, Weichstahl): kleine Hc (kontinuierliche Verfahren, schlecht für das Restkraftverfahren.
- Hartmagnetische Werkstoffe (z. B. Stähle mit hohem Kohlenstoff- oder Legierungsanteil): große Hc, breite Hystereseschleife, hohe Remanenz — ermöglichen das Restkraftverfahren (Remanenzverfahren).
Bedeutung für die Magnetpulverprüfung
Das Ziel der Magnetisierung ist es, an Fehlstellen möglichst starke Streufelder zu erzeugen. Dies gelingt am besten, wenn der Werkstoff im Steilbereich der B-H-Kurve — unterhalb der Sättigung — betrieben wird, da dort die Änderungsempfindlichkeit (Permeabilität) maximal ist. In der Sättigung nimmt die differentielle Permeabilität stark ab, und Streufelder werden schwächer ausgeprägt.
Normative Vorgaben (z. B. EN ISO 9934-1) fordern deshalb eine tangentiale Feldstärke von 2–6 kA/m an der Bauteiloberfläche — ein Bereich, der bei den meisten Baustählen unterhalb der Sättigung liegt und hohe Streufelder an Fehlern garantiert.
Entmagnetisierung
Nach der Prüfung muss das Bauteil häufig entmagnetisiert werden, um Störungen bei nachfolgenden Fertigungsschritten (Spanabhebung, Schweißen, Galvanisieren) oder im Betrieb (Ablenkung von Spänen, Beeinflussung von Messinstrumenten) zu vermeiden. Entmagnetisierung erfolgt durch schrittweises Absenken eines Wechselfeldes (Demagnetisierspule) oder durch Erhitzen über die Curie-Temperatur.
Zusammenfassung der Schlüsselgrößen
| Größe | Symbol | Einheit | Bedeutung für MT |
|---|---|---|---|
| Magnetische Feldstärke | H | A/m | Steuerparameter der Magnetisierung |
| Magnetische Flussdichte | B | T | Resultierende Magnetisierung im Werkstoff |
| Remanenz | Br | T | Grundlage des Restkraftverfahrens |
| Koerzitivfeldstärke | Hc | A/m | Entmagnetisierungsaufwand |
| Sättigungsflussdichte | Bs | T | Obere Grenze; Übermagnetisierung vermeiden |