Нормализация металла это

Нормализация это термическая обработка

Нормализация металла это

4. Виды и разновидности термической обработки: отжиг, закалка, отпуск, нормализация

Термическую обработку металлов и сплавов, а также изделий из них применяют для того, чтобы вызвать необратимое изменение свойств вследствие необратимого изменения структуры.

Термическая обработка подразделяется на следующие виды: собственно термическая, химико—термическая и деформационно—термическая. Собственно термическая обработка не предусматривает какого—либо иного воздействия, кроме температурного.

Если при нагревах изменяется состав металла (сплава) – его поверхностных слоев – в результате взаимодействия с окружающей средой, то такая термическая обработка называется химико—термической (ХТО), а если наряду с температурным воздействием производится еще и деформация, вносящая соответствующий вклад в изменение структуры, то такая термическая обработка называется деформационно—термической.

В свою очередь деформационно—термическая обработка подразделяется на термомеханическую (ТМО), меха—нотермическую (МТО) и др.

Разные виды деформационно—термической обработки разделяются в зависимости от характера фазовых превращений и способа деформации.

Собственно термическая обработка подразделяется на: отжиг первого и второго рода, закалку с полиморфным превращением и закалку без полиморфного превращения, отпуск и нормализацию.

Отжиг вообще – это процесс термической обработки, при котором металл сначала нагревают до определенной температуры, выдерживают заданное время при этой температуре, а затем медленно охлаждают, чаще всего вместе с печью.

Отжиг первого рода – нагрев металла, который имеет неустойчивое состояние в результате предшествовавшей обработки (кроме закалки), приводящий металл в более устойчивое состояние. Основные подвиды: гомогенизационный отжиг, рекристаллизационный отжиг, отжиг для снятия внутренних напряжений.

Отжиг второго рода – нагрев выше температуры превращения с последующим медленным охлаждением для получения стабильного структурного состояния сплава.

Закалка с полиморфным превращением – нагрев выше температуры полиморфного превращения с последующим достаточно быстрым охлаждением для получения структурно—неустойчивого состояния.

Закалка без полиморфного превращения – нагрев до температур, вызывающих структурные изменения (чаще всего для растворения избыточной фазы) с последующим быстрым охлаждением для получения структурно—неустойчивого состояния – пересыщенного твердого раствора.

Отпуском называется процесс термической обработки, при котором закаленная сталь нагревается ниже критической точки Ас 1, выдерживается определенное время, а затем охлаждается.

Нормализация – один из видов термической обработки При нормализации сталь нагревают до температур, на 30–50 °C превышающих верхние критические температуры, затем выдерживают необходимое время, а потом охлаждают на спокойном воздухе для получения тонкопластинчатой перлитной структуры. От отжига нормализация отличается более быстрым охлаждением.

Читать также:  Редуктор для метана на баллон

Нормализация (нормализационный отжиг) углеродистой стали – термическая операция, после которой устраняются крупнозернистые элементы и неровности в структуре металла, появляющиеся в результате литья, прокатки, ковки, штамповки, снижаются внутренние напряжения.

Режимы нормализации стали

Этот вид термообработки подразумевает:

  • нагрев до температур аустенитного состояния, которые несколько ниже температуры закалки;
  • непродолжительную выдержку при этой температуре;
  • охлаждение на воздухе.

Определение! Характеристики нормализованных горячекатаных полуфабрикатов во многом зависят от сечения. Чем меньше размер сечения, тем меньше время охлаждения и тем выше прочностные характеристики.

Отличия нормализации от классического полного отжига:

  • охлаждение происходит не в печи, а на воздухе;
  • экономичность, поскольку на нормализацию затрачивается меньше времени и финансов, по сравнению с отжигом;
  • обеспечение полной рекристаллизации, что становится причиной появления благоприятной мелкозернистой структуры, более высокой прочности, твердости и ударной вязкости.

Внимание! С увеличением содержания углерода разница между характеристиками нормализованной и отожженной стали увеличивается. Для марок, содержащих до 0,2% C, предпочтительнее более экономичная нормализация. Для средне- и высокоуглеродистых марок твердость нормализованных сталей гораздо выше отожженных, поэтому в данном случае эти две термические операции не всегда взаимозаменяемы.

Назначение термической обработки

Цель термообработки определяется химическим составом металла и способом его предыдущей обработки.

  • Для легированных сталей проводят нормализацию в сочетании с высоким отпуском при температурах 650-750°C. Совокупность этих двух операций более эффективна для улучшения структуры металла, по сравнению с полным отжигом. Если отпуск не производить, то твердость после нагрева будет слишком высокой, что затруднит резание.
  • Для низкоуглеродистых сталей нормализация заменяет отжиг, обеспечивая мелкозернистую структуру, повышенную твердость и производительность при резании, хорошую чистоту реза. Также эта технология используется вместо закалки, проведение которой для стали с низким содержанием углерода исключено.
  • Нормализованное состояние средне- и высокоуглеродистых сталей отличается более высокой твердостью и прочностью, по сравнению с отожженным.
  • Для некоторых легированных сталей охлаждение на воздухе заменяет закалку.
  • Проведение этой термической операции для сталей после горячей прокатки повышает их сопротивляемость хрупкому разрушению.
  • Для отливок из сталей со средним содержанием углерода нормализация является адекватной альтернативой закалке с высоким отпуском. Механические характеристики несколько ниже, по сравнению с закалкой, но степень деформации значительно меньше, вероятность появления трещин сводится к минимуму.
Читайте также  Как почистить окислившийся металл?

Качество стали определяется структурой ее кристаллической решетки. В процессе термической обработки в некоторых случаях однородность зерна металла может нарушаться, возникают пороки и внутренние напряжения. Чем больше таких негативных моментов, тем сорт материала будет ниже. Чтобы повысить сортовые характеристики (сделать металл более прочным и твердым), применяют процесс под названием нормализация стали. Этот вид обработки тоже относится к термическим.

Читать также:  Какое сечение провода нужно для сварочного инвертора

Чаще всего такой вид обработки в технологической цепочке занимает промежуточное положение, но иногда для получения сортового проката его применяют на окончательном этапе. Нормализации можно подвергать высокоуглеродистые, среднеуглеродистые и малоуглеродистые стали, а также инструментальные материалы и изделия из низколегированного металла. В каждом конкретном случае нормализацией достигают того или иного изменения, связанного с улучшением параметров.

Цели и назначение нормализации

Нормализация имеет несколько назначений – нельзя рассматривать ее только как способ увеличить твердость стали. В некоторых случаях с помощью этого процесса добиваются обратного эффекта по твердости, а также могут снижать прочность и ударную вязкость металла. Здесь важно понимать, что любая сталь имеет механическую и термическую историю.

Основной целью нормализации является достижение эффекта нивелирования напряжений, которые возникли в структуре материала по тем или иным причинам. В результате сталь легче обрабатывать разными способами, и она получает дополнительные характеристики в результате обработки.

Если взять, к примеру, стальные отливки, то обработка методом нормализации позволит получить гомогенизацию кристаллической структуры, снизить остаточные напряжения и повысить способность к термическому упрочнению.

Стальные предметы, которые были получены методом давления, после проведения прокатки и ковки подвергают нормализации с целью уменьшить полосчатость и разнозернистость структуры соответственно.

Когда процесс нормализации проводят одновременно с отпуском металла, это является альтернативой обработке путем закалки для тех изделий, которые имеют форму сложной конфигурации либо в них имеются перепады по сечению резкого характера. В этом случае удается уйти от возможной деформации детали.

Еще одно свойство нормализации: она позволяет переводить крупнозернистую структуру металла в более мелкое состояние. Такая обработка улучшает способность к закалке, обработке при помощи резания, позволяет удалять сетку так называемого вторичного цемента в стали заэвтектоидной. Все это способствует подготовке изделия к термической обработке последнего этапа технологического процесса.

Процесс нормализации и основные принципы

С точки зрения физики процесса нормализация стали представляет собой обработку металла термическим образом, при котором его нагревают выше верхнего критического порога Асm и Ас3 на величину в 30–50 градусов по Цельсию. На этом уровне происходит выдержка металла, а далее его охлаждение при обычных температурных условиях окружающей среды.

После достижения точки Ас3 наблюдается завершение фазы, когда происходит преобразование в аустенит феррита с одновременной нормализацией структуры полученного вещества. За преодолением порога Асm следует процесс, где уже из аустенита начинает выделяться цементит вторичный (если температура идет в сторону уменьшения) и прекращается его растворение в аустените (при увеличении температуры относительно этой точки).

Читать также:  Менять счетчики на электричество

Если сталь была слишком перегрета и из-за этого произошло укрупнение зерна решетки, для уменьшения этого размера изделие подвергают такой обработке, где температуру нормализации стали повышают на 100–150 градусов по Цельсию относительно точки ACj.

Не стоит путать нормализацию с отжигом: у каждого процесса есть свои особенности. При нормализации стали охлаждение происходит в два раза быстрее. С экономической точки зрения такой процесс более рентабелен, так как не требует применения печи для постепенного охлаждения.

Метод нормализации стали не всегда можно применять по отношению к некоторым маркам стали, потому что после такой обработки у них остается повышенная твердость, которая не во всех случаях нужна. Это касается тех металлов, где содержание углерода превышает показатель в 0.4 %. В низкоуглеродистых сталях этот эффект, как правило, не наблюдается. Выходом из ситуации может быть применение высокого отпуска после нормализации при температурном режиме в 650–700 градусов по Цельсию.

Оборудование и материалы

В качестве оборудования для проведения нормализации применяют печи для закалки и отжига стали. В печном оборудовании может быть использован газовый нагрев. Такие системы содержат:

  1. Камеру. Это специальный, герметично закрывающийся бокс, где располагают заготовки.
  2. Нагревательные элементы в виде горелок. Предназначены для нагнетания температуры в камере печи. Горелки могут быть плоско-факельного типа, работать по принципу косвенного или прямого нагрева.
  3. Устройства, выполняющие запорно-регулирующие функции.
  4. Модули управления мощностью. Они могут быть комбинированного типа, пропорциональные или импульсные.
  5. Теплоизоляционный материал.

Принцип нагрева внутренней камеры печи от газа может быть реализован через воздушное пространство, тогда горелку располагают в центре. Также могут применяться регенерационные и рекуперационные конструкции горелок.

В печах сопротивления, где используется косвенный метод нагрева, нагревательная система может быть выполнена по разным принципам. Чаще всего здесь используют тиристорные схемы для управления мощностью, которые в свою очередь контролируются при помощи микропроцессорных схем.

Источник: https://morflot.su/normalizacija-jeto-termicheskaja-obrabotka/

������ ����������� ��������� ��������

Нормализация металла это

������� / ������ / ������ ����������� ��������� ��������

����������� ��������� �������� � ��� ������ ���� ��������������������� ��������������. ������ ��� ������� ��������� ��������� ��������� ������ � ���������� ���������� � ����������� ����������.

Читайте также  Как работать болгаркой по металлу?

��� �������� ����������� ��������� �������� �������� ������� ��������� ��������� ����� � ������������� ������� �� ���� ����������� �� ��� �����������.

�������������� ����� ������������ ������� �������, ������ ��� ����� ��������� ���������. � ����������� �� ���������� ������ �������, ���� ����������� ��������� � ����������� ���������� ����� �������� ��������� ���������� ��������� � �������� ���������.

������ � ����������� ���������� � ������������ ��������� � ��� ������������ �������� ��������������� ��������, ������ �� ������� � ��������� ��������� �������.

������������� ����������� ��������� ��������

��� ���������� ��������� �������� ������� ������������ ��������� �������� ���������� ��������������.

��������� ������ ����������� ��������� ��������:

  • �����;
  • �������;
  • ������������;
  • ������;
  • ���������� ���������.

��� ���� ����� �������� ����������� ��������� �����, ���������� ����� ��� �������������� ��������, ��� ����� 1-�� ����. ���� ����� ������� ����� ������� �������������� ��������, ��� �������������, ���������������� � ������ ����������. ���� ����� �� ������ �� ������� �����������, � ���� ������ ��������� ������� ����������� � ����������.

����� 2-�� ���� �������� ������ �� ������� �����������, � ���� ����� ������� ������������, ������ � �������� �����. � ������� ������� ������� ����� ��������� ������ � ��������� ���.

������� �������

������� ������� � ��� ����������� ��������� ��������, ��� ������� ��������� ��������� � ������� ���������. ��������� ����� ���������� ������������� ���������.

���� ������ ����������� � ���, ��� ����� ������� ���� ������� ����������� ����������� �����, ��� ������������� � ���� �� ���������, ����� ���� ������� ������� ���������� ������. � ���������� � ������������� ��������� � ����������� ��������.

������� ������ � ������� ������� � �������� ���������� ������� ����� ������� �� ����������� ����������.

������ �� ��������� ��������� ������������� �������� ����� ������� ������������ ������. ������ � ��� ��� ���� ��� ��������������, ��� ������� ����������� ��� ��������� ���������� ���������� ���������� � �����. ����� ����� ��������� �������� �������� � ����������� ������������ ��������, � ��� ������� ��������� ��������� � ��������� �������.

������������ ������������ ����� ��� �� �����, �� � ��������� �������. ���� ����� ������ ������� �������� �������� � ����, �� ��� ������������ ������� ��������� �� ����, � ��� ����������� ��� �� �������.

���������� ��������� ���������� ��� ���������� ��������� �� ������� ����� ������ ����������, ��� ���������� ����������� �����������. ������ ������� ����������� ���������� ��������� ������� � -153 �������.

������������ ���������� ����������� ���������

� �������������� ����� �������� ����� ������������� �����������, ������ ��������� �������������� ���������� �������� ��������� ��������:

  • ��������� ��������������� ���������� � �������;
  • ���������� ����������� ������� ����� � ������������;
  • �������� �� ����� ������� �� ������������ �� ���� ��������� ����������� ������������� �������, ������������ ��� ���� �������.

����� ��������� ������������ ��� ���������� ����������� ��������� �������� �������� ����, ����������� ��������� ������� �� ������� ����������. ��� ���� ����� ������ �������� � �� ������������ ������������ ��� ������ ��������, ��� ��� ��� ������� ������� ���������� ���� ����������� ��������������.

�������� �� ���� ������������ ��������� �������� �� ��������

��� ���� ����� ��������� ������� ����������� ���������, ���������� ����������� � ���� ������� � ������� ����������� ���� ������ �������.

������ ���������� ����� ������, ��� ������, ��� ���������� ����� ����������������� ������ � ���������� ��������������. � ������ ������� ��� ����������� �������� �������� �������� ������������������: ��������, ������������ � ������������ ��� ����������� � ������ ����� ��������� �������� � ��������������.

������ ������� � ������ ������������������ ������������� ��������, ����� ������� ����� ����� ����� ��� ����������� ��������� ��������, ������� ����������� ��������� �������� ����. ��� ��������� ��������, �� ������� ��������������� ��������� ���������� ���������������� �� ���� ������ ��������������. ������ �������� �������� ����� �� ����� ���������� � ������.

������� ������ ���� ������:

����������� ����������� ��������� �������� � �������

����������� ���������� ���������� ����� ��������
������� �������� ������� ��� ����������������

Источник: https://www.metobr-expo.ru/ru/articles/osnovy-termicheskoy-obrabotki-metallov/

Нормализация стали

Нормализация металла это

Одним из способов изменения параметров стали является термообработка. Она включает несколько методов, одним из которых является нормализация. Далее рассмотрены принципы и применение данной технологии, отличия ее от прочих методов этой группы.

Нормализация стали

  • Общие положения
  • Принципы
  • Назначение
  • Близкие процессы
  • Применение

Общие положения

Принцип большинства технологий термической обработки подразумевает нагрев и выдержку сталей и охлаждение, что изменяет их строение. Несмотря на один принцип и сходные цели, каждая из них имеет определенные температурные и временные режимы. Термообработка может служить и в качестве промежуточного этапа, и выполнять роль окончательного технологического процесса. В первом случае такие методы используются для подготовки материала к последующей обработке, а во втором данным способом придают новые свойства.

Нормализацией стали называют процесс нагрева, выдержки материала, его последующего охлаждения на воздухе.

В результате формируется нормализованная структура. Этим объясняется название данного способа обработки.

Нормализация применяется для разных сталей, а также отливок. К тому же данной операции подвергают для измельчения структуры материала сварные швы.

Принципы

Суть нормализации состоит в нагреве стали до температуры, превышающей верхние критические значения температуры на 30 — 50°С , выдержке и охлаждении.

Температуру подбирают на основе типа материала. Так, заэвтектоидные варианты следует нормализовать в температурном интервале между точками Ас1 и Ас3, в то время как для доэвтектоидной стали используют температуры более Ас3. В результате все материалы первого типа приобретают одинаковую твердость ввиду того, что в раствор переходит одинаковое количество углерода, и фиксируется одинаковое количество аустенита. Получается состоящая из мартенсита и цемента структура.

Читайте также  Плавка металла в домашних условиях

Второй компонент способствует повышению износостойкости и твердости материала. Нагрев высокоуглеродистой стали более Ас3 ведет к увеличению внутренних напряжений вследствие роста зерен аустенита и повышению его количества за счет возрастания концентрации углерода в нем, приводящей к снижению температуры мартенситного превращения. Из-за этого сокращаются твердость и прочность.

Что касается доэвтектоидной стали, при нагреве более Ас3 она получает повышенную вязкость. Это обусловлено тем, что в низкоуглеродистой стали при этом образуется мелкозернистый аустенит, который после охлаждения переходит в мелкокристаллический мартенсит. Температуры между Ас1 и Ас3 не используют для обработки таких материалов, так как структура доэвтектоидной стали в данном случае получает феррит, снижающий ее твердость после нормализации и механические свойства после отпуска.

Оптимальные температуры нагрева при различных видах термообработки

Время выдержки определяет степень гомогенизации структуры. Нормативным показателем считают час выдержки на 25 мм толщины.

Интенсивность охлаждения в существенной степени определяет количество перлита и размеры пластин.

Так, существует прямая зависимость между данными величинами. То есть с повышением интенсивности охлаждения формируется больше перлита, расстояние между пластинами и их толщина сокращаются. Это увеличивает твердость и прочность нормализованной стали. Следовательно, низкая интенсивность охлаждения способствует образованию материала меньшей прочности и твердости.

К тому же при обработке предметов с большими перепадами сечения стремятся снизить термические напряжения во избежание коробления, причем и при нагреве, и при охлаждении. Так, перед началом работ их нагревают в соляной ванне.

При снижении температуры обрабатываемого изделия до нижней критической точки допустимо ускорение охлаждения путем помещения его в масло или воду.

Таким образом, нормализация сокращает внутренние напряжения, измельчает крупнозернистую структуру поковок, отливок, сварных швов путем перекристаллизации. То есть изменяется микроструктура стали.

Назначение

Нормализацию используют в различных целях. Путем осуществления данных работ как повышают, так и наоборот снижают твердость стали, ударную вязкость и прочность. Это определяется термической и механической историей материала. Данную технологию применяют с целью сокращения остаточных напряжений либо улучшения степени обрабатываемости материала различными методами.

Стальные отливки подвергают такой обработке для гомогенизации структуры, повышения подверженности термическому упрочнению, сокращения остаточных напряжений.

Получаемые путем обработки давлением предметы нормализуют после ковки и прокатки для сокращения разнозернистости структуры и ее полосчатости соответственно.

Нормализация с отпуском служит в качестве замены закалки для предметов сложной формы либо с резкими перепадами по сечению. Данный способ позволяет избежать дефектов.

Процесс нормализации стали

Кроме того, нормализацию используют с целью измельчения крупнозернистой структуры, улучшения структуры перед закалкой, повышения обрабатываемости резанием, устранения сетки вторичного цемента в заэвтектоидной стали, подготовки к завершающей термической обработке стали после нормализации.

Близкие процессы

Термическая обработка стали, помимо нормализации, включает отжиг, отпуск, закалку, криогенную обработку, дисперсионное твердение. Цель нормализации, как и принцип осуществления, совпадает с названными технологиями. Поэтому далее проведено сравнение данных процессов.

Отжиг дает более тонкую структуру перлита, так как подразумевает охлаждение в печи. Его применяют в целях снижения структурной неоднородности, напряжения после обработки литьем или давлением, придания мелкозернистой структуры, улучшения обработки резанием.

Принцип закалки аналогичен, за исключением больших температур, чем при нормализации, и повышенной скорости охлаждения, благодаря тому, что его производят в жидкостях. Закалка повышает прочность и твердость, как и нормализация. Однако полученные таким способом детали отличаются хрупкостью и пониженной ударной вязкостью.

Отпуск используется после закалки для сокращения хрупкости и напряжений. Для этого материал нагревают до меньшей температуры и охлаждают на воздухе. С ростом температуры падают предел прочности и твердость, и увеличивается ударная вязкость.

Дисперсионное твердение, относящееся также к окончательной обработке, подразумевает выделение дисперсных частиц в твердом растворе после закалки при меньшем нагреве с целью упрочнения.

Благодаря криогенной обработке материал получает равномерную структуру и твердость. Такая технология особо актуальна для закаленной углеродистой стали.

Применение

Выбор какого-либо из рассмотренных способов обработки определяется концентрацией в стали углерода. Для материалов с величиной данного показателя до 0,2% предпочтительнее использовать нормализацию. Стали с количеством углерода 0,3 — 0,4% обрабатывают и нормализацией, и отжигом. В таких случаях выбор способа осуществляют на основе требуемых свойств материала.

Так, нормализация стали придает ей мелкозернистую структуру, большие прочность и твердость в сравнении с отжигом. Кроме того, данная технология является более производительным процессом. Следовательно, при прочих равных условиях она более предпочтительна.

Закалке ее предпочитают ввиду хрупкости получаемых таким способом изделий и при обработке предметов с перепадами сечения во избежание дефектов.

Таким образом, нормализацию можно считать промежуточной технологией по отношению к ним: она дает материал большей твердости, чем отжиг, но менее хрупкий в сравнении с закалкой, улучшая структуру и сокращая напряжения. Ввиду этого нормализация получила в машиностроении более обширное распространение.

Источник: https://stankiexpert.ru/spravochnik/materialovedenie/normalizaciya-stali.html