Для изменения физических характеристик металлов применяют разные виды термической обработки. Одним из них является нормализация стали, представляющая процесс воздействия высокой температуры на материал с целью придания ему новых свойств. Так как операция проводится после выполнения токарных работ, то нормализация способствует восстановлению ранее утраченной твердости. Сталь становится более твердой и менее пластичной. Вместе с приданием твердости на поверхности можно устранять различные дефекты, представленные в виде нарушения структуры, старого цементирования и др.
Для чего выполняется нормализация
Процедура нормализации стальные изделия приобретают твердость, которая была утрачена до выполнения токарной обработки, а именно, когда делали отпуск при температуре 200-300 градусов в зависимости от марки. Обратный процесс представляет собой возвращение первичных показателей, что выполняется при нагреве 50 градусов выше критической точки и выдержки определенного времени.
Данный вид термической обработки способствует не только возвращению твердости, но также формирует уникальную структуру повышенной однородности с зерном одинакового размера. Может выполняться как для обычных, так и для низкоуглеродистых марок сталей. Процесс также способствует:
- снижению напряжения внутри структуры;
- изменение размера зерна для упрочнения металла;
- восстановление заготовок после поковки и иных методов обработки давлением;
- устранение дефектов в отливках;
- упрочнение швов.
Нормализация стальных изделий заменяет собой процесс закалки. Это требует больше времени и энергетических затрат, но выполнение последующей закалки после термического восстановления значительно улучшает свойства изделия.
Технология
Чтобы нормализовать стальное изделие с приданием оптимальных физических характеристик, необходимо погрузить и в печь, где будет заданное время поддерживаться нужная температура. Таким видам обработки подвергаются разные типы металлопроката – рельсы, стальные брусья, шпалы, швеллеры и профильная продукция. После выдержки выполняют охлаждение без погружения в масло и иные жидкости.
Величина температуры зависит от марки стали, а термический процесс выполняется в точках Ac1 и Ac3. На химическом уровне в структуре металла наблюдается равномерный аустенит и мартенсит с цементом, который выполняет роль отвердителя для увеличения прочностных характеристик.
Если этому процессу подвергается сталь с высоким содержанием углерода, то внутри заготовки наблюдается повышение внутреннего напряжения, сто способствует росту количества аустенита и уменьшению мартенсита. Из-за увеличения доли углерода наблюдается снижение прочности сплава.
Важным фактором получения качественного результата обработки выступает время, но оно рассчитывается в зависимости от первоначального состояния сплава. Кроме того, имеет значение и интенсивность охлаждения, которая определяется в зависимости от доли перлита в составе материала. Чем быстрее охлаждение, тем прочнее металл.
Нормализационные процессы в сталях с малым количества углерода имеют те же свойства, что и закалка. Стали со средним количеством углерода, подверженные этому методу обработки, не закаливают с высоким отпуском. Это предотвращает образование напряжений и, как следствие, трещин. Для сталей с большим количеством углерода этот процесс равносилен закалке с отпуском и не нужно выполнять ее повторно.
Этапы обработки
Технология нормализации стали выполняется в несколько этапов:
- Нагрев. Сначала производят нагревание изделий до критической точки Ас3 и на 50 градусов выше. Она зависит от марки стали. Выше нужно для доэвтектоидной, ниже – для заэвтектоидной. Нагревание длится в течение 1,5 минуты.
- Выдержка. На этом этапе происходит структурное преобразование сплава, изменяется размер зерна, его пространственное положение. Выдерживают в таких условиях детали средних размеров в течение 15 минут до полного прогрева на всю структуру.
- Охлаждение. Отличием процесса нормализации металлов от закалки состоит в том, что деталь охлаждается постепенно воздушным способом. Если охлаждение выполнять быстро или с применением охладителей, то структура изменится и будут приобретены другие свойства у того же по химическому составу сплава.
Что требуется для нормализации сталей
Для проведения нормализационных процессов с изменением структурной решетки стальных изделий из разных марок требуется только печь, в которой горелки расположены по всей длине и обеспечивают равномерный прогрев. Горелки в ней должны быть факельного типа. Этот процесс можно внедрить в технологию или сделать заключительным.
