Нормализация – это разновидность термической промежуточной или финишной обработки стали, направленной на модификацию ее физико-механических свойств. Упрощенно описать процесс можно как нагрев заготовок до требуемой температуры с выдержкой при ней в течение расчетного времени и последующее охлаждение на воздухе. В результате повышения температуры меняется структура сплава – происходит перекристаллизация, избыточный феррит и цементит превращаются в аустенит. В результате гомогенизации структура стали становится однородной и мелкозернистой.
Этот вид обработки может быть, как финишным, так и промежуточным на этапе подготовки к закалке. Он повышает технологичность сплава, облегчает его резку и другие способы обработки.
Что дает нормализация стали
В первую очередь нормализация помогает улучшить микроструктуру стали. Это повышает ее технологические и эксплуатационные свойства, а именно:
- Позволяет устранить остаточные напряжения, повысить пластичность, сделать сплав менее хрупким;
- Делает металл более податливым в разных способах технологической обработки, а в частности в резке, сверлении, шлифовке;
- Подготавливает сплав к закалке, качество которой при проведении предварительной нормализации повышается.
При этом в отличие от отжига твердость и прочность после нормализации будет на 10-15 % выше.
Технология нормализации сталей
Главная задача технологического процесса – нагрев заготовок до температуры трансформации избыточного феррита с запасом в 30-50 градусов. Она находится в пределах от +750 до +980 градусов Цельсия. При работе с простыми заготовками с равномерным сечением по всей длине проблем не возникает. Но прогрев деталей с переменными сечениями и сложной конфигурацией усложняет технологию. Избежать проблем помогает дополнительная стадия – предварительный нагрев в соляных ваннах. Как протекает процесс:
- Предварительный нагрев в соляных ваннах – применяется только для деталей сложной конфигурации с большими перепадами сечений (толщины). Заготовку подводят к критической точке, после чего перемещают в печь;
- Основной нагрев и выдержка в печах – температуру и продолжительность воздействия рассчитывают индивидуально в соответствии с маркой стали и требуемыми характеристиками. За стандарт принята выдержка в течение 1 часа на толщину в 25 мм;
- Охлаждение воздухом – прогретые детали оставляют в цеху или охлаждают принудительно методом обдува. Для этого используют промышленные вентиляторы, что помогает ускорять процесс, если в этом есть необходимость. В некоторых случаях для охлаждения используют масляные ванны.
По окончании обработки отмечают повышенную гомогенизацию, снижение в составе стали побочных продуктов, выравнивание структуры и зернистости сплава. При этом изделия остаются уязвимыми перед воздействиями коррозионных сред, поэтому нуждаются в дополнительной обработке (гальванической, горячем цинковании и т.п.).
Возможные проблемы в ходе нормализации
Если производитель е обеспечивает должного контроля качества и соблюдения тонкостей технологических процессов, появляются риски возникновения серьезных дефектов.
- Выгорание углерода в верхних слоях деталей и оксидирование – проблема может возникнуть при нагреве в окисляющих средах. Обычно камеры печей заполняют нейтральными газами, такими как аргон, либо нагрев происходит в вакууме. Но при нарушении технологии кислород воздуха попадает внутрь. Поверхностные слои металла теряют углерод, однородность стали нарушается, появляются раковины и окалина, изделия отбраковываются;
- Недогрев или перегрев – в каждом случае структура заготовок будет неоднородной. При недогреве зернистость будет крупнее в толще металла. Однако эта проблема исправима – для этого проводят повторную нормализацию или отжиг. Это приводит к увеличению энергетических затрат и потерям времени, повышению себестоимости продукции;
- Пережог – это неисправимая проблема, которая возникает при перегреве заготовок вместе с воздействием коррозионных сред в печах. Пластичность и прочность сплава при этом резко снижаются. Не допустить этой проблемы можно только при строгом соблюдении и контроле температурных режимов на протяжении всего нагрева.
Поэтому качество готовой продукции напрямую зависит от того, насколько на производстве соблюдаются тонкости технологии, какое оборудование применяется, внедрен ли менеджмент контроля качества.
Области применения
Изделия, изготовленные по технологии нормализации стали, применяются повсеместно. Это и различные виды профиля, такие как швеллер, балка, профилированные трубы, и метизы (шурупы, болты и т.п.). Методика применяется и в изготовлении деталей для авиационной и аэрокосмической отрасли, в машиностроении. Ознакомиться с сортиментом продукции, изготовленной, в том числе, с применением нормализации сплавов, можно в каталоге завода металлоконструкций «Северозапад».
