Нормализация стали

Поскольку материал, используемый для любого проекта, обладает правильными механическими свойствами для конкретного применения, процессы термообработки часто используются для изменения механических свойств металлов, причем одним из наиболее распространенных процессов термообработки является нормализация. В качестве ферритного процесса термообработки нормализация может сделать легированные стали на основе железа более пластичными и пластичными. Это достигается после того, как деталь подверглась процессу термического упрочнения. Нормализующее пламя нагревает сталь до высокой температуры, затем медленно охлаждается до комнатной температуры. Нагрев и медленное охлаждение изменяют микроструктуру стали, тем самым снижая ее твердость и увеличивая ее пластичность.

Нормализация происходит, когда другой процесс снижает пластичность и увеличивает твердость механической стальной детали. Поскольку нормализация превращает микроструктуру в более пластичную структуру, металл легче формируется, легче обрабатывается и уменьшает остаточные напряжения внутри материала, которые могут привести к неожиданному разрушению.

В чем разница между отжигом и нормализацией?

Нормализация очень похожа на отжиг в том смысле, что оба включают в себя нагрев металла до или выше его температуры рекристаллизации и позволяют ему медленно охлаждаться, чтобы получить относительно пластичную микроструктуру. Ключевое различие между отжигом и нормализацией заключается в том, что отжиг позволяет материалу охлаждаться с контролируемой скоростью в печи. Нормализацию можно охладить, поместив материал в комнатную температурную среду и подвергнув его воздействию воздуха в этой среде.

Это различие означает, что нормализация имеет более высокую скорость охлаждения, чем отжиг. Более высокая скорость охлаждения приводит к немного меньшей пластичности и немного более высоким значениям твердости, чем если бы материал был отожжен. Нормализация также, как правило, дешевле, чем отжиг, поскольку она не требует дополнительного времени печи во время охлаждения.

Процесс нормализации

Процесс стандартизации делится на три основных этапа.

Фаза восстановления

стадия рекристаллизации

Стадия выращивания зерна

фаза восстановления

Во время фазы рекуперации печь или другой тип нагревательного устройства используется для поднятия материала до температуры, при которой снимаются его внутренние напряжения.

Стадия рекристаллизации

На этапе рекристаллизации материал нагревается выше температуры рекристаллизации, но ниже температуры плавления. Это приводит к образованию новых зерен без ранее существовавшего напряжения.

Стадия выращивания зерна

В процессе роста зерна новые зерна полностью осваиваются. Этот рост контролируется, позволяя материалу охлаждаться до комнатной температуры путем контакта с воздухом. Результатом завершения этих трех этапов является материал с более высокой пластичностью и пониженной твердостью. Последующие операции, которые могут еще больше изменить механические свойства, иногда выполняются после процесса нормализации.

Сведения о процессе

Во время нормализации материал нагревают до температуры, приблизительно равной температуре затвердевания (800-920°С). При этой температуре образуются новые зерна аустенита. Зерна аустенита намного меньше, чем предыдущие зерна феррита. После нагрева и короткого замачивания компоненты свободно охлаждаются на воздухе (газе). В процессе охлаждения образуются новые ферритовые зерна и увеличивается размер зерна. В некоторых случаях как нагрев, так и охлаждение выполняются под защитным газом, чтобы избежать окисления и обезуглероживания.

Какие металлы можно нормализовать?

Многие типы сплавов могут быть нормализованы, в том числе: сплавы на основе железа (инструментальная сталь, углеродистая сталь, нержавеющая сталь и чугун), сплавы на основе никеля, медь, латунь и алюминий. Кроме того, нормализация в основном используется для нормализации структуры углеродистой стали и низколегированной стали после ковки, горячей прокатки или литья. Твердость, получаемая после нормализации, зависит от размерного анализа стали и используемой скорости охлаждения (приблизительно 100-250 HB).

Выгода

После ковки, горячей прокатки или литья микроструктура стали часто бывает неоднородной, состоящей из крупных зерен и нежелательных структурных компонентов, таких как баинит и карбиды. Эта микроструктура негативно влияет на механические свойства стали, а также на обрабатываемость. Путем нормализации сталь может получить более мелкозернистую однородную структуру с предсказуемыми свойствами и обрабатываемостью.

Общие применения нормализации

Нормализация используется для многих различных материалов во многих различных отраслях промышленности. Например, ферритные штамповки из нержавеющей стали в автомобильной промышленности могут быть стандартизированы после закалки во время их формования. Сплавы на основе никеля в атомной промышленности могут быть стандартизированы после термических микроструктурных изменений, которые происходят после сварки. Углеродистая сталь может быть нормализована после холодной прокатки, чтобы уменьшить хрупкость, вызванную упрочнением работы.