Normalisering af stål

Fordi det materiale, der bruges til ethvert projekt, har de korrekte mekaniske egenskaber til en specifik anvendelse, bruges varmebehandlingsprocesser ofte til at ændre metallers mekaniske egenskaber, en af ​​de mere almindelige varmebehandlingsprocesser er normalisering. Som en ferritisk varmebehandlingsproces kan normalisering gøre jernbaseret legeret stål mere duktilt og duktilt. Dette opnås, efter at delen har gennemgået en termisk hærdningsproces. En normaliserende flamme opvarmer stålet til høj temperatur og afkøles derefter langsomt til stuetemperatur. Opvarmning og langsom afkøling ændrer stålets mikrostruktur og reducerer derved dets hårdhed og øger dets duktilitet.

Normalisering opstår, når en anden proces reducerer duktiliteten og øger hårdheden af ​​en mekanisk ståldel. Fordi normalisering omdanner mikrostrukturen til en mere duktil struktur, er metallet lettere at forme, lettere at bearbejde og reducerer resterende spændinger i materialet, der kan føre til uventet fejl.

Hvad er forskellen mellem udglødning og normalisering?

Normalisering minder meget om udglødning, idet begge involverer opvarmning af et metal til eller over dets omkrystallisationstemperatur og lade det afkøle langsomt for at producere en relativt duktil mikrostruktur. Den vigtigste forskel mellem udglødning og normalisering er, at udglødning tillader materialet at afkøle med en kontrolleret hastighed i en ovn. Normalisering kan afkøles ved at placere materialet i et rumtemperaturmiljø og udsætte det for luft i det miljø.

Denne forskel betyder, at normalisering har en hurtigere afkølingshastighed end udglødning. Hurtigere afkølingshastigheder resulterer i lidt mindre duktile og lidt højere hårdhedsværdier, end hvis materialet var blevet udglødet. Normalisering er også generelt billigere end udglødning, fordi det ikke kræver yderligere ovntid under afkøling.

Normaliseringsproces

Standardiseringsprocessen er opdelt i tre hovedfaser.

Genopretningsfase

omkrystallisationsstadiet

Korndyrkningsstadie

genopretningsfasen

Under genvindingsfasen bruges en ovn eller en anden type opvarmningsanordning til at hæve materialet til en temperatur, ved hvilken dets indre spændinger aflastes.

Omkrystallisationsstadiet

Under omkrystallisationstrinnet opvarmes materialet over dets omkrystallisationstemperatur, men under dets smeltetemperatur. Dette resulterer i dannelsen af ​​nye korn uden allerede eksisterende stress.

Korndyrkningsstadiet

Under kornvækstprocessen udvikles nye korn fuldt ud. Denne vækst styres ved at lade materialet afkøle til stuetemperatur ved kontakt med luft. Resultatet af at gennemføre disse tre trin er et materiale med højere duktilitet og reduceret hårdhed. Efterfølgende operationer, der yderligere kan ændre de mekaniske egenskaber, udføres nogle gange efter normaliseringsprocessen.

Procesdetaljer

Under normaliseringen opvarmes materialet til en temperatur, der omtrent svarer til hærdningstemperaturen (800-920 grad). Ved denne temperatur dannes nye austenitkorn. Austenitkornene er meget mindre end de tidligere ferritkorn. Efter opvarmning og kort iblødsætning kan komponenterne frit afkøles i luft (gas). Under afkølingsprocessen dannes nye ferritkorn, og kornstørrelsen forfines yderligere. I nogle tilfælde udføres både opvarmning og afkøling under beskyttelsesgas for at undgå oxidation og afkulning.

Hvilke metaller kan normaliseres?

Mange typer legeringer kan normaliseres, herunder: jernbaserede legeringer (værktøjsstål, kulstofstål, rustfrit stål og støbejern), nikkelbaserede legeringer, kobber, messing og aluminium. Derudover bruges normalisering hovedsageligt til normalisering af strukturen af ​​kulstofstål og lavlegeret stål efter smedning, varmvalsning eller støbning. Hårdheden opnået efter normalisering afhænger af ståldimensionsanalysen og den anvendte afkølingshastighed (ca. 100-250 HB).

Fordel

Efter smedning, varmvalsning eller støbning er stålets mikrostruktur ofte heterogen, bestående af store korn og uønskede strukturelle komponenter som bainit og karbider. Denne mikrostruktur påvirker stålets mekaniske egenskaber negativt samt bearbejdeligheden. Ved normalisering kan stål opnå en finere ensartet struktur med forudsigelige egenskaber og bearbejdelighed.

Almindelige anvendelser af normalisering

Normalisering bruges til mange forskellige materialer i mange forskellige brancher. For eksempel kan ferritiske rustfrie stålprægninger i bilindustrien standardiseres efter arbejdshærdning under deres formningsproces. Nikkelbaserede legeringer i nuklearindustrien kan standardiseres efter termiske mikrostrukturelle ændringer, der opstår efter svejsning. Kulstofstål kan normaliseres efter koldvalsning for at reducere skørhed forårsaget af arbejdshærdning.