Normalizacija jekla

Ker ima material, uporabljen za kateri koli projekt, pravilne mehanske lastnosti za določeno uporabo, se postopki toplotne obdelave pogosto uporabljajo za spreminjanje mehanskih lastnosti kovin, pri čemer je eden pogostejših postopkov toplotne obdelave normalizacija. Kot postopek feritne toplotne obdelave lahko normalizacija naredi legirana jekla na osnovi železa bolj duktilna in duktilna. To se doseže po tem, ko je del prestal postopek termičnega utrjevanja. Normalizacijski plamen segreje jeklo na visoko temperaturo, nato pa se počasi ohladi na sobno temperaturo. Segrevanje in počasno ohlajanje spremeni mikrostrukturo jekla, s čimer se zmanjša njegova trdota in poveča njegova duktilnost.

Do normalizacije pride, ko drug postopek zmanjša duktilnost in poveča trdoto mehanskega jeklenega dela. Ker normalizacija preoblikuje mikrostrukturo v bolj duktilno strukturo, je kovino lažje oblikovati, jo je lažje obdelovati in zmanjša preostale napetosti v materialu, ki lahko vodijo do nepričakovane okvare.

Kakšna je razlika med žarjenjem in normalizacijo?

Normalizacija je zelo podobna žarjenju, saj obe vključujeta segrevanje kovine na temperaturo prekristalizacije ali nad njo in omogočanje, da se počasi ohladi, da proizvede razmeroma duktilno mikrostrukturo. Ključna razlika med žarjenjem in normaliziranjem je v tem, da žarjenje omogoča, da se material ohladi z nadzorovano hitrostjo v peči. Normalizacijo lahko ohladite tako, da material postavite v okolje sobne temperature in ga izpostavite zraku v tem okolju.

Ta razlika pomeni, da ima normalizacija hitrejšo hitrost ohlajanja kot žarjenje. Hitrejše ohlajanje povzroči nekoliko manjšo duktilnost in nekoliko višje vrednosti trdote, kot če bi bil material žarjen. Normalizacija je na splošno tudi cenejša od žarjenja, ker ne zahteva dodatnega časa v peči med hlajenjem.

Proces normalizacije

Postopek standardizacije je razdeljen na tri glavne faze.

Faza okrevanja

faza rekristalizacije

Faza rasti žita

faza okrevanja

Med fazo okrevanja se uporabi peč ali druga vrsta grelne naprave, da se material dvigne na temperaturo, pri kateri se njegove notranje napetosti sprostijo.

Faza rekristalizacije

Med fazo rekristalizacije se material segreje nad temperaturo rekristalizacije, vendar pod temperaturo taljenja. To povzroči nastanek novih zrn brez predhodnega stresa.

Stopnja rasti zrn

V procesu rasti zrn se nova zrna popolnoma razvijejo. Ta rast je nadzorovana tako, da se material ohladi na sobno temperaturo v stiku z zrakom. Rezultat dokončanja teh treh stopenj je material z večjo duktilnostjo in zmanjšano trdoto. Naknadni postopki, ki lahko dodatno spremenijo mehanske lastnosti, se včasih izvajajo po postopku normalizacije.

Podrobnosti postopka

Pri normalizaciji se material segreje na temperaturo, ki je približno enaka temperaturi utrjevanja (800-920 stopinj). Pri tej temperaturi nastanejo nova avstenitna zrna. Zrna avstenita so veliko manjša od prejšnjih feritnih zrn. Po segrevanju in kratkem namakanju se komponente prosto ohladijo na zraku (plin). Med postopkom ohlajanja se oblikujejo nova feritna zrna, velikost zrn pa se dodatno izpopolni. V nekaterih primerih se segrevanje in hlajenje izvajata pod zaščitnim plinom, da se prepreči oksidacija in razogljičenje.

Katere kovine je mogoče normalizirati?

Veliko vrst zlitin je mogoče normalizirati, vključno z: zlitinami na osnovi železa (orodno jeklo, ogljikovo jeklo, nerjavno jeklo in lito železo), zlitinami na osnovi niklja, bakrom, medenino in aluminijem. Poleg tega se normalizacija uporablja predvsem za normalizacijo strukture ogljikovega in nizkolegiranega jekla po kovanju, vročem valjanju ali litju. Trdota, dobljena po normalizaciji, je odvisna od dimenzijske analize jekla in uporabljene hitrosti hlajenja (približno 100-250 HB).

Korist

Po kovanju, vročem valjanju ali litju je mikrostruktura jekla pogosto heterogena, sestavljena iz velikih zrn in neželenih strukturnih komponent, kot so bainit in karbidi. Ta mikrostruktura negativno vpliva na mehanske lastnosti jekla kot tudi na obdelovalnost. Z normalizacijo lahko jeklo pridobi bolj drobnozrnato enakomerno strukturo s predvidljivimi lastnostmi in obdelovalnostjo.

Pogoste uporabe normalizacije

Normaliziranje se uporablja za veliko različnih materialov v številnih različnih panogah. Na primer, feritne odtise iz nerjavečega jekla v avtomobilski industriji je mogoče standardizirati po utrjevanju med postopkom oblikovanja. Zlitine na osnovi niklja v jedrski industriji se lahko standardizirajo po toplotnih mikrostrukturnih spremembah, ki nastanejo po varjenju. Ogljikovo jeklo je mogoče normalizirati po hladnem valjanju, da se zmanjša krhkost, ki jo povzroča utrjevanje.