本研究来源于国家“十一·五”科技支撑计划课题的子课题，围绕“高周疲劳过程中的磁记忆信号特征”的核心问题，采用金属磁记忆检测方法进行三种常用铁磁性金属材料(Q235、16MnR和20g)静载拉伸和高周疲劳过程中的磁记忆信号及微观金相特征的研究，对金属磁记忆检测方法的实际工程应用提供了基础的实验依据。本文涉及两个关键性问题：一是静载拉伸过程中金属磁记忆信号随塑性变形程度的变化规律、宏观磁记忆信号与微观金相组织变化的对应关系问题；另一问题是高周疲劳过程中金属磁记忆信号随疲劳周次及微观缺陷产生的变化规律、磁信号与微观缺陷的对应关系问题。目前对于金属磁记忆检测方法的机理、疲劳过程中的磁信号分布规律以及宏观磁记忆信号与微观金相组织变化的对应关系的研究还很不完善。针对这两个问题，本文做了静载拉伸及高周疲劳两个方面的基础性研究。 本研究围绕高周疲劳以及静载拉伸过程中金属材料磁记忆信号特征的变化，力求从宏观、微观两个层面上得到磁信号变化与拉伸和疲劳过程的对应关系。结果表明：①金属材料表征的磁场强度随着试样变形不均匀而产生不均匀的变化，与测量环境中的磁场基本无关，与疲劳及反复加卸载无关。②材料出现应力集中早期缺陷时，磁场强度Hp发生下凹变化，磁场强度导数dHp/dx呈现较大升高，不同材料存在不同的临界极限值导数值。③疲劳过程的宏观磁记忆与微观金相研究结果表明，dHp/dx在极限状态时，试样表面金相组织正常，超过此极限短期内(疲劳3000-4000周)dHp/dx突增，在微观上则见到大量组织浮凸、晶界错动等明显缺陷。此成果表明了磁记忆检测信号对材料应力集中及早期缺陷诊断的特殊功效。④断裂与磁场强度导数dHp/dx有关，与磁场过0点(Hp=0)无关。⑤焊接结构不影响材料磁场强度分布规律。 本文在实验室研究的基础上，进行了多个工程的磁记忆检测评价，通过对燕山石化炼油厂储油罐、珠海电厂3＃电站锅炉等典型实例进行现场磁记忆检测及对大量数据进行分析，更好了验证了金属磁记忆方法用于工程实际的合理性及可行性。本研究成果进一步证明了磁记忆信号对疲劳早期缺陷评价的特殊功效，基于大量实验研究提出临界极限导数值的概念，为实际工程应用及制定“承压设备金属磁记忆检测方法”标准草案提供了重要的实验依据。