Normalizacija čelika je vrsta toplinske obrade, pa je razumijevanje toplinske obrade prvi korak u razumijevanju normalizacije čelika. Od tamo nije teško shvatiti što je normalizacija čelika i zašto je to čest dio čelične industrije.
Što je toplinska obrada?
Toplinska obrada je proces u kojem se metali zagrijavaju i hlade da bi promijenili svoju strukturu. Promjene kemijskih i fizikalnih svojstava metala razlikuju se ovisno o temperaturama do kojih su zagrijani i koliko se nakon toga hlade. Toplinska obrada koristi se za najrazličitije metale.
Metali se obično tretiraju za poboljšanje njihove čvrstoće, tvrdoće, žilavosti, duktilnosti i otpornosti na koroziju. Različiti načini na koje se metali mogu podvrgnuti toplinskoj obradi uključuju žarenje, kaljenje i normalizaciju.
Osnove normalizacije
Normalizacijom se uklanja nečistoća u čeliku i poboljšava njegova čvrstoća i tvrdoća. To se događa promjenom veličine zrna, što ga čini ujednačenijim po cijelom komadu čelika. Čelik se najprije zagrijava do određene temperature, a zatim hladi zrakom.
Ovisno o vrsti čelika, normaliziranje temperatura obično kreću od 810 Celzijevih stupnjeva do 930 Celzijevih stupnjeva. Debljina metala određuje koliko dugo se komad metala drži na "temperaturi namakanja" - temperaturi koja transformira mikrostrukturu. Debljina i sastav metala također određuju koliko se radni komad zagrijava.
Prednosti normalizacije
Normalizacijski oblik toplinske obrade jeftiniji je od žarenja. Žaljenje je a toplinska obrada postupak koji metal dovodi do stanja ravnoteže. U tom je stanju metal mekši i lakši za rad. Žarište - koje Američko livničko društvo naziva "ekstremnim prekomjernim starenjem" - zahtijeva metal koji polako kuha, kako bi se njegova mikrostruktura mogla transformirati. Grija se iznad kritične točke i ostavlja se da se hladi polako, puno sporije nego tijekom procesa normalizacije.
Zbog svoje relativne jeftinosti, normalizacija je najčešći proces industrijalizacije metala. Ako se pitate zašto je žarenje skuplje, Ispat Digest pruža logično objašnjenje razlike u troškovima kako slijedi:
"Pri normalizaciji, jer se hlađenje odvija u zraku, peć je spremna za sljedeći ciklus čim se završe faze zagrijavanja i namakanja. više u usporedbi sa žarenjem, gdje je za hlađenje peći nakon faze zagrijavanja i namakanja potrebno osam do 20 sati, ovisno o količini naplatiti."
Ali normalizacija nije samo jeftinija od žarenja, već se stvara i tvrđi i jači metal od postupka žarenja. Normalizacija se često koristi u proizvodnji vruće valjanih čeličnih proizvoda poput željezničkih kotača, šipki, osovina i drugih proizvoda od kovanog čelika.
Sprječavanje strukturnih nepravilnosti
Dok normalizacija može imati prednosti u odnosu na žarenje, željezo općenito ima koristi od bilo koje vrste toplinske obrade. To je dvostruko točno kad je dotični oblik lijevanja kompliciran. Željezni odljevci složenih oblika (koji se mogu naći u industrijskim okruženjima poput rudnika, naftnih polja i teških strojeva) osjetljivi su na strukturne probleme nakon što se ohlade. Ove strukturne nepravilnosti mogu iskriviti materijal i uzrokovati druge probleme u mehanici željeza.
Da se spriječe pojave takvih problema, metali se podvrgavaju procesima normalizacije, žarenja ili otklanjanja stresa.
Metali koje nije potrebno normalizirati
Nisu svi metali potrebni termički proces normalizacije. Na primjer, rijetko je da čelik s niskim udjelom ugljika zahtijeva normalizaciju. Ako se takvi čelici normaliziraju, materijal neće naštetiti. Također, ako željezni odljevci imaju konzistentnu debljinu i jednake veličine presjeka, obično se provode kroz postupak žarenja, a ne proces normalizacije.
Ostali postupci toplinske obrade
Karburizirani čelik: Karbonizirajuća toplinska obrada je unošenje ugljika u površinu čelika. Karburiranje se događa kada se čelik zagrijava iznad kritične temperature u peći za karburiziranje koja sadrži više ugljika nego čelik.
razugljičenja: Dekarburizacija je uklanjanje ugljika s površine čelika. Dekarburizacija se događa kada se čelik zagrijava iznad kritične temperature u atmosferi koja sadrži manje ugljika nego čelik.
Čelik dubokog smrzavanja: Duboko zamrzavanje hladi čelik na približno -100 stupnjeva Farenhajta, ili niže, kako bi se dovršila transformacija austenita u martenzit.