Normalizácia ocele

Pretože materiál použitý na akýkoľvek projekt má správne mechanické vlastnosti pre konkrétnu aplikáciu, procesy tepelného spracovania sa často používajú na zmenu mechanických vlastností kovov, pričom jedným z najbežnejších procesov tepelného spracovania je normalizácia. Ako proces feritického tepelného spracovania môže normalizácia spôsobiť, že legované ocele na báze železa budú ťažnejšie a tvárnejšie. To sa dosiahne po tom, čo diel prejde procesom tepelného kalenia. Normalizačný plameň ohrieva oceľ na vysokú teplotu a potom pomaly ochladzuje na izbovú teplotu. Zahrievanie a pomalé ochladzovanie mení mikroštruktúru ocele, čím sa znižuje jej tvrdosť a zvyšuje sa jej ťažnosť.

Normalizácia nastáva, keď iný proces znižuje ťažnosť a zvyšuje tvrdosť mechanickej oceľovej časti. Pretože normalizácia transformuje mikroštruktúru na ťažnejšiu štruktúru, kov sa ľahšie formuje, ľahšie sa obrába a znižuje zvyškové napätie v materiáli, ktoré môže viesť k neočakávanému zlyhaniu.

Aký je rozdiel medzi žíhaním a normalizáciou?

Normalizácia je veľmi podobná žíhaniu v tom, že obe zahŕňajú zahrievanie kovu na teplotu rekryštalizácie alebo vyššiu, ako je teplota rekryštalizácie, a pomalé ochladzovanie, aby sa vytvorila relatívne ťažná mikroštruktúra. Kľúčový rozdiel medzi žíhaním a normalizáciou je v tom, že žíhanie umožňuje, aby sa materiál ochladzoval kontrolovanou rýchlosťou v peci. Normalizáciu možno ochladiť umiestnením materiálu do prostredia s izbovou teplotou a jeho vystavením vzduchu v tomto prostredí.

Tento rozdiel znamená, že normalizácia má vyššiu rýchlosť chladenia ako žíhanie. Rýchlejšie rýchlosti ochladzovania majú za následok o niečo menej ťažné a mierne vyššie hodnoty tvrdosti, ako keby bol materiál žíhaný. Normalizácia je tiež vo všeobecnosti lacnejšia ako žíhanie, pretože nevyžaduje dodatočný čas pece počas chladenia.

Normalizačný proces

Proces štandardizácie je rozdelený do troch hlavných etáp.

Fáza obnovy

stupeň rekryštalizácie

Fáza pestovania obilia

fáza obnovy

Počas regeneračnej fázy sa používa pec alebo iný typ ohrievacieho zariadenia na zvýšenie materiálu na teplotu, pri ktorej sa uvoľní jeho vnútorné napätie.

Fáza rekryštalizácie

Počas fázy rekryštalizácie sa materiál zahrieva nad svoju teplotu rekryštalizácie, ale pod teplotu jej topenia. To má za následok tvorbu nových zŕn bez už existujúceho napätia.

Fáza pestovania obilia

Počas procesu rastu zrna sa úplne vyvinú nové zrná. Tento rast je riadený tak, že sa materiál nechá vychladnúť na izbovú teplotu kontaktom so vzduchom. Výsledkom dokončenia týchto troch stupňov je materiál s vyššou ťažnosťou a zníženou tvrdosťou. Následné operácie, ktoré môžu ďalej meniť mechanické vlastnosti, sa niekedy vykonávajú po procese normalizácie.

Podrobnosti o procese

Počas normalizácie sa materiál zahreje na teplotu približne rovnú teplote kalenia (800-920 stupeň ). Pri tejto teplote vznikajú nové zrná austenitu. Austenitové zrná sú oveľa menšie ako predchádzajúce feritové zrná. Po zahriatí a krátkom namočení sa komponenty môžu voľne ochladiť na vzduchu (plyne). Počas procesu chladenia sa vytvárajú nové feritové zrná a ich veľkosť sa ďalej zjemňuje. V niektorých prípadoch sa ohrev aj chladenie vykonáva pod ochranným plynom, aby sa zabránilo oxidácii a oduhličeniu.

Ktoré kovy možno normalizovať?

Mnoho typov zliatin je možné normalizovať, vrátane: zliatin na báze železa (nástrojová oceľ, uhlíková oceľ, nehrdzavejúca oceľ a liatina), zliatin na báze niklu, medi, mosadze a hliníka. Okrem toho sa normalizácia používa hlavne na normalizáciu štruktúry uhlíkovej ocele a nízkolegovanej ocele po kovaní, valcovaní za tepla alebo odlievaní. Tvrdosť získaná po normalizácii závisí od rozmerovej analýzy ocele a použitej rýchlosti ochladzovania (približne 100-250 HB).

úžitok

Po kovaní, valcovaní za tepla alebo odlievaní je mikroštruktúra ocele často heterogénna, pozostáva z veľkých zŕn a nežiaducich štruktúrnych zložiek, ako je bainit a karbidy. Táto mikroštruktúra negatívne ovplyvňuje mechanické vlastnosti ocele ako aj obrobiteľnosť. Normalizáciou môže oceľ získať jemnejšie zrnitú jednotnú štruktúru s predvídateľnými vlastnosťami a opracovateľnosťou.

Bežné aplikácie normalizácie

Normalizácia sa používa pre mnoho rôznych materiálov v mnohých rôznych priemyselných odvetviach. Napríklad výlisky z feritickej nehrdzavejúcej ocele v automobilovom priemysle môžu byť štandardizované po vytvrdení počas procesu tvárnenia. Zliatiny na báze niklu v jadrovom priemysle môžu byť štandardizované po tepelných mikroštrukturálnych zmenách, ku ktorým dochádza po zváraní. Uhlíková oceľ môže byť po valcovaní za studena normalizovaná, aby sa znížila krehkosť spôsobená vytvrdzovaním.