Что такое нормализация стали: режимы и цели процесса

Одним из этапов является нормализация. Именно эта процедура делает жаропрочные стали стойкими, поскольку улучшает механические свойства металла. В этой статье предлагаем подробнее узнать о нюансах, и разобраться, чем отличается нормализация стали от других видов термообработки. Итак, перейдем к детальной информации.

Что такое нормализация стали?

Процесс представляет собой вид термической обработки. По сути, нормализация стали – это нагрев металла до аустенитного состояния, после которого следует выдержка на протяжении определенного времени и охлаждение на спокойном воздухе.

Для чего нужна нормализация стали? Назначение этого процесса – получение равновесной мелкозернистой структуры, близкой к перлитной. В результате металл приобретает оптимальное сочетание прочности, твердости и вязкости.

Суть процесса и цели

Суть этого этапа заключается в фазовых превращениях. При нагреве выше критических точек происходит полная аустенизация, а при последующем охлаждении на воздухе – контролируемое превращение аустенита в перлит, сорбит или троостит.

Цель нормализации стали можно раскрыть в нескольких аспектах:

• измельчение зерна после литья, ковки или прокатки;
• снятие внутренних напряжений;
• гомогенизация структуры;
• повышение механических свойств (прочности, ударной вязкости);
• подготовка к последующей закалке или другим видам термообработки.

Процедура особенно актуальна для среднеуглеродистых стальных листов, где требуется баланс между твердостью и пластичностью.

Режимы процесса

Нормализационный отжиг проводится в разных режимах. Выбор зависит от химического состава, ее исходного состояния и требуемых свойств. Рассмотрим их детальнее.

Нагрев

Нормализация сталей начинается с нагревания до температуры на 30-50 °C выше критической точки. Типичные режимы: 820-950 °C. Скорость нагрева выбирают с учетом сечения детали.

Выдержка

Далее нормализация металла предусматривает режим выдержки. Время рассчитывают исходя из толщины изделия. Обычно 1-2 минуты на 1 мм сечения, но не менее 20-30 минут для полной аустенизации.

Охлаждение

В этом режиме температура нормализации стали опускается, чтобы обеспечить охлаждение на спокойном воздухе. Скорость составляет 50–200 °C в минуту (в зависимости от массы детали и окружающей среды). Это быстрее, чем при отжиге, но медленнее, чем при закалке.

Области применения

Процесс становится обязательным этапом обработки, когда нужно:

• устранение дефектов структуры после горячей обработки давлением;
• улучшение обрабатываемости резанием;
• подготовка заготовок к закалке;
• изготовление деталей среднего нагружения (валы, оси, шестерни, крепеж).

Процедура особенно эффективная для конструкционных разновидностей средней углеродистости, где требуется высокая прочность при сохранении достаточной пластичности.

Особенности нормализации разных марок стали

Для углеродистых видов (например, Ст45) процедура дает сорбитообразный перлит, повышая прочность до 600-800 МПа. Легированные марки требуют индивидуальных режимов. Для стальных изделий 40Х (хромистой конструкционной) температура нагрева составляет 850–880 °C с последующим воздушным охлаждением. Заэвтектоидные виды нормализуют осторожно, чтобы структура стали после нормализации не испортилась сеткой цементита по границам зерен.

Отличия от других видов термической обработки

Главное отличие нормализации от отжига – в скорости и среде охлаждения. В первом случае охлаждение медленное в печи (для полной рекристаллизации и максимальной мягкости), во втором – на воздухе, что дает более дисперсную и прочную структуру.

По сравнению с материалами, обработанными посредством закалки, нормализованная сталь не создает мартенситной структуры. Именно поэтому твердость ниже, но отсутствует хрупкость и коробление.

“Источник: asynt.net”

*на правах рекламы