Teräksen normalisointi

Koska missä tahansa projektissa käytetyllä materiaalilla on oikeat mekaaniset ominaisuudet tiettyyn käyttötarkoitukseen, lämpökäsittelyprosesseja käytetään usein metallien mekaanisten ominaisuuksien muuttamiseksi, ja yksi yleisimmistä lämpökäsittelyprosesseista on normalisoituminen. Ferriittisenä lämpökäsittelyprosessina normalisointi voi tehdä rautapohjaisista seosteräksistä sitkeämpiä ja sitkeämpiä. Tämä saavutetaan sen jälkeen, kun osa on läpikäynyt lämpökarkaisuprosessin. Normalisoiva liekki lämmittää teräksen korkeaan lämpötilaan ja jäähtyy sitten hitaasti huoneenlämpötilaan. Kuumentaminen ja hidas jäähdytys muuttavat teräksen mikrorakennetta, mikä vähentää sen kovuutta ja lisää sen sitkeyttä.

Normalisointi tapahtuu, kun toinen prosessi vähentää mekaanisen teräsosan sitkeyttä ja lisää kovuutta. Koska normalisointi muuttaa mikrorakenteen sitkeämmäksi rakenteeksi, metalli on helpompi muotoilla, helpompi työstää ja vähentää materiaalin jäännösjännityksiä, jotka voivat johtaa odottamattomiin vaurioihin.

Mitä eroa on hehkutuksen ja normalisoinnin välillä?

Normalisointi on hyvin samanlainen kuin hehkutus, koska molemmissa metalli kuumennetaan uudelleenkiteytyslämpötilaansa tai sen yläpuolelle ja annetaan sen jäähtyä hitaasti suhteellisen sitkeän mikrorakenteen tuottamiseksi. Keskeinen ero hehkutuksen ja normalisoinnin välillä on, että hehkutus sallii materiaalin jäähtyä kontrolloidulla nopeudella uunissa. Normalisointia voidaan jäähdyttää asettamalla materiaali huoneenlämpöiseen ympäristöön ja altistamalla se ilmalle kyseisessä ympäristössä.

Tämä ero tarkoittaa, että normalisoinnilla on nopeampi jäähdytysnopeus kuin hehkutuksessa. Nopeammat jäähdytysnopeudet johtavat hieman vähemmän sitkeisiin ja hieman korkeampiin kovuusarvoihin kuin jos materiaali olisi hehkutettu. Normalisointi on myös yleensä halvempaa kuin hehkutus, koska se ei vaadi ylimääräistä uuniaikaa jäähdytyksen aikana.

Normalisointiprosessi

Standardointiprosessi on jaettu kolmeen päävaiheeseen.

Palautusvaihe

uudelleenkiteytysvaihe

Viljan kasvuvaihe

palautumisvaihe

Talteenottovaiheessa materiaali nostetaan uunin tai muun tyyppisen lämmityslaitteen avulla lämpötilaan, jossa sen sisäiset jännitykset vapautuvat.

Uudelleenkiteytysvaihe

Uudelleenkiteytysvaiheessa materiaali kuumennetaan uudelleenkiteytyslämpötilansa yläpuolelle, mutta sulamislämpötilansa alapuolelle. Tämä johtaa uusien jyvien muodostumiseen ilman olemassa olevaa rasitusta.

Viljan kasvatusvaihe

Viljan kasvuprosessin aikana uudet jyvät kehittyvät täysin. Tätä kasvua kontrolloidaan antamalla materiaalin jäähtyä huoneenlämpötilaan kosketuksessa ilman kanssa. Näiden kolmen vaiheen suorittamisen tuloksena on materiaali, jolla on korkeampi sitkeys ja pienempi kovuus. Myöhemmät toiminnot, jotka voivat edelleen muuttaa mekaanisia ominaisuuksia, suoritetaan joskus normalisointiprosessin jälkeen.

Prosessin tiedot

Normalisoinnin aikana materiaali kuumennetaan lämpötilaan, joka on suunnilleen sama kuin kovettumislämpötila (800-920 astetta). Tässä lämpötilassa muodostuu uusia austeniittirakeita. Austeniittirakeet ovat paljon pienempiä kuin aikaisemmat ferriittirakeet. Kuumennuksen ja lyhyen liotuksen jälkeen komponentit voivat jäähtyä vapaasti ilmassa (kaasussa). Jäähdytyksen aikana muodostuu uusia ferriittirakeita ja raekokoa jalostetaan edelleen. Joissakin tapauksissa sekä lämmitys että jäähdytys suoritetaan suojakaasun alla hapettumisen ja hiilenpoiston välttämiseksi.

Mitkä metallit voidaan normalisoida?

Monen tyyppisiä seoksia voidaan normalisoida, mukaan lukien: rautapohjaiset seokset (työkaluteräs, hiiliteräs, ruostumaton teräs ja valurauta), nikkelipohjaiset seokset, kupari, messinki ja alumiini. Lisäksi normalisointia käytetään pääasiassa hiiliteräksen ja niukkaseosteisen teräksen rakenteen normalisoimiseen takomisen, kuumavalssauksen tai valun jälkeen. Normalisoinnin jälkeen saatu kovuus riippuu teräksen mitta-analyysistä ja käytetystä jäähdytysnopeudesta (noin 100-250 HB).

Hyöty

Takomisen, kuumavalssauksen tai valun jälkeen teräksen mikrorakenne on usein heterogeeninen, ja se koostuu suurista rakeista ja ei-toivotuista rakenneosista, kuten bainiitti ja karbidit. Tämä mikrorakenne vaikuttaa negatiivisesti teräksen mekaanisiin ominaisuuksiin sekä työstettävyyteen. Normalisoimalla teräs voi saada hienojakoisemman yhtenäisen rakenteen, jolla on ennustettavissa olevat ominaisuudet ja työstettävyys.

Normalisoinnin yleiset sovellukset

Normalisointia käytetään monille eri materiaaleille monilla eri teollisuudenaloilla. Esimerkiksi autoteollisuuden ferriittiset ruostumattoman teräksen meistot voidaan standardoida muovausprosessin aikana suoritetun työkarkaisun jälkeen. Ydinteollisuuden nikkelipohjaiset seokset voidaan standardoida hitsauksen jälkeen tapahtuvien lämpömikrorakenteen muutosten perusteella. Hiiliteräs voidaan normalisoida kylmävalssauksen jälkeen työkarkaisun aiheuttaman haurauden vähentämiseksi.