Процес нормалізації сталі відрізняється від процесу відпалу сталі температурою нагріву та швидкістю охолодження. У процесі нормалізації сталь нагрівається до значно вищої температури, а потім виймається з печі для охолодження повітрям. У порівнянні з відпалом температура нагріву нижча, а швидкість охолодження в печі значно менша. Завдяки швидшій швидкості охолодження під час нормалізації сталь має вищу міцність і твердість порівняно зі сталлю, яка була відпалена.
Немає істотної різниці між відпалом і нормалізацією пластичності м'якої сталі. Міцність на розрив і межа текучості нормалізованих сталей вищі, ніж у відпалених сталей, за винятком м'яких сталей.
Як і у випадку відпалу, нормалізація також призводить до утворення фериту, карбуриту і пластинчастого перліту. Однак при нормалізації перетворення аустеніту відбувається при значно нижчій температурі порівняно з відпалом через більшу швидкість охолодження. Завдяки цьому продукт перетворення перліт більш дрібний, а міжшарова відстань між двома сусідніми пластинами карбуриту менша.
Основна відмінність між повністю відпаленими та нормалізованими деталями полягає в тому, що м’якість (і оброблюваність) повністю відпаленої деталі однакова по всій деталі, оскільки вся деталь піддається контрольованому охолодженню в печі. У стандартизованих деталях охолодження не є рівномірним, залежно від геометрії деталі, що призводить до неоднорідних властивостей матеріалу по всій деталі.
Нормалізація усуває внутрішні напруги, викликані холодною обробкою, а ріст зерна обмежується відносно високою швидкістю охолодження, тому механічні властивості (міцність і твердість) нормалізованої сталі кращі, ніж у відпаленої сталі.
Якість обробленої поверхні нормалізованих деталей також вища за якість відпалених деталей. Цей ефект викликаний підвищеною пластичністю відпаленої сталі, що сприяє утворенню розривів на обробленій поверхні.
