Нормализация металла

Нормализация металла - вид термообработки, при которой металл нагревают до определенной температуры, выдерживают в этом состоянии некоторое время, а затем мягко охлаждают на воздухе. Цель процедуры - изменить внутреннюю структуру материала, сделать его более мелкозернистым и однородным, а также устранить дефекты, возникшие при предыдущих процессах (литье, ковке, сварке, прокатке).

Процесс повышает прочность, твердость, упругость, жаростойкость, коррозионную стойкость и другие свойства металла. Применяют его преимущественно для стали, намного реже - для чугуна и сплавов меди.

загрузка металла в печь перед нормализацией

Процесс нормализации металла состоит из трех последовательных шагов. Опишем их подробнее.

Нагрев

На этом этапе металл нагревается до температуры, при которой происходит полное или частичное превращение его структуры в аустенит: структурный элемент сплава, который представляет собой твердый раствор углерода в гамма-железе, имеющий кубическую гранецентрированную решетку. Аустенит очень пластичен и может растворять другие элементы.

Температура нагрева зависит от химического состава стали и может варьироваться от +750 до +950 градусов Цельсия. Воздействие должно быть равномерным и достаточно быстрым, чтобы избежать неравномерности структуры и окисления поверхности.

Выдержка

Металл определенное время выдерживают при постоянной температуре, чтобы произошла полная или частичная рекристаллизация аустенита. В ее процессе образуются новые зерна металла с меньшими деформациями и напряжениями. Время выдержки в ходе нормализации металла при термической обработке зависит от толщины и размера изделия, а также от состава стали и может составлять от трех-пяти минут до нескольких часов.

Охлаждение

Финишный этап, при котором металл охлаждается на воздухе: в цехе или на открытом пространстве. Скорость охлаждения должна быть умеренной, чтобы избежать образования мартенсита: перенасыщенного твердого раствора углерода в альфа-железе, обладающего высокой твердостью и хрупкостью.

При охлаждении аустенит превращается в феррит и цементит. В зависимости от содержания углерода в стали при охлаждении могут образовываться разные их сочетания, такие как перлит, сорбит, бейнит и пр.

после нормализации металл постепенно охлаждают на воздухе

Обработка в печи нормализации наделяет металл несколькими преимуществами:

• повышает его механические свойства;
• уменьшает вероятность появления трещин, сколов, деформаций и других дефектов при дальнейшей обработке или эксплуатации стали;
• упрощает процесс механообработки (резки, сверления, фрезерования, шлифования);
• улучшает внешний вид стали - цвет, блеск, гладкость.

Приобретаемые качества оценили специалисты, работающие в разных отраслях. В машиностроении и приборостроении нормализованную сталь применяют для изготовления изделий, которым приходится выдерживать интенсивные механические нагрузки, вибрации, воздействие температур. Это коленчатые валы, шестерни, оси, рычаги, пружины, цилиндры, поршни. В строительстве она служит в ответственных элементах конструкций: балках, колоннах, каркасах, арматуре.

В энергетике ее используют для котлов, турбогенераторов, реакторов, трансформаторов, электродов, проводов и т.д. В производстве спецтехники, которая выполняет особо "грязную" работу, из стали, прошедшей нормализацию металла, делают лезвия, ножи, цепи и многое другое.

Это далеко не полный список сфер применения нормализованного металла. Он может быть использован в любой области, где требуется повышение качества и надежности изделий.

Для процесса обычно применяют два типа печей: камерные и проходные. При использовании камерных металл помещается в закрытую нагретую камеру. Эти устройства обеспечивают равномерный нагрев. Проходные печи позволяют организовать непрерывный процесс, так как металл продвигается через нагретое пространство.

Для охлаждения после процесса нормализации металла можно использовать:

• ванны с маслом или водой (наиболее простой и дешёвый способ);
• вентиляторные установки. Охлаждают металлоизделия направленным потоком воздуха. Более эффективны;
• камеры с инертным газом. Обеспечивают самую высокую скорость охлаждения. Их выбирают для ответственных деталей.

На производствах нередко можно увидеть и комбинированные установки: печи с охладителями в одном корпусе. Такие устройства намного повышают автоматизацию процесса.

при нормализации структура металла частично или полностью превращается в аустенит

Прежде чем принимать решение о нормализации стали при термической обработке, нужно учесть, что разные ее виды реагируют на процесс неодинаково. Углеродистые марки обычно хорошо воспринимают процесс, приобретая прочность и пластичность. Легированные стали закаливаются на мартенсит, поэтому для них предпочтительнее полная закалка. Но нормализация тоже может применяться.

Конструкционные легированные стали нормализуют для снятия внутренних напряжений и улучшения обрабатываемости. Инструментальные допускают к такой обработке редко: только если требуется повысить вязкость. Им также намного полезнее "закаляться". Коррозионно-стойким сталям нормализация помогает не только минимизировать напряжения, но и стабилизировать структуру после деформации. Жаропрочные в ходе процесса избавляются от хрупкости.

Наш каталог - площадка профессионалов, которые знают все тонкости термообработки и умеют применять ее на практике. Каждая деталь, загруженная в печь нормализации, выйдет из нее обновленной и готовой к работе в самых сложных узлах и механизмах. Сделайте заказ на металлообработку сегодня, чтобы оценить ее безупречный результат уже завтра!