У процесі нормалізації сталь рівномірно нагрівається до температури, яка призводить до повного перетворення в аустеніт. Сталь витримують при цій температурі протягом достатнього періоду часу для утворення однорідної структури по всій своїй масі. Потім дають йому рівномірно охолонути на нерухомому повітрі. Повітряне охолодження забезпечує більшу швидкість охолодження порівняно зі швидкістю охолодження печі. У результаті час охолодження для нормалізації значно скорочується порівняно з відпалом.
Час нормалізації рівномірного нагріву зазвичай становить 1 годину на товщину заготовки 25 мм, але не менше 2 годин при температурі рівномірного нагріву. Якість заготовки може мати значний вплив на швидкість охолодження і, отже, на кінцеву мікроструктуру. Тонкі деталі охолоджуються швидше і тому твердіші після нормалізації, ніж більш товсті деталі. Це на відміну від випадку відпалу, коли тонкі та товсті заготовки однаково тверді після охолодження печі.
Низьковуглецеві сталі зазвичай не потребують нормалізації. Однак, якщо ці сталі нормалізовані, шкідливих наслідків немає. Якщо виливки мають однакову товщину стінок і розміри поперечного перерізу, їх зазвичай відпалюють, а не нормалізують. Інші типи виливків, особливо ті, що мають складну форму або з’єднані між собою тонкі та товстостінні секції, схильні до високих рівнів залишкових напруг і можуть отримати користь від нормалізуючої обробки. Мікроструктура, отримана при нормалізації, залежить від складу виливка і швидкості охолодження.
Нормалізацію сталей зазвичай розглядають з термічної та мікроструктурної точок зору. З термічної точки зору процес нормалізації складається з аустенітізації та подальшого відносно повільного охолодження. З точки зору мікроструктури, область мікроструктури, яка містить близько 0,80% вуглецю, є перлітом, тоді як область з низьким вмістом вуглецю є феритом.
Нормалізація зазвичай виконується для однієї з наведених нижче цілей.
Зміна та/або покращення зернистої структури та усунення крупнозернистої структури, отриманої під час попередніх операцій механічної обробки (наприклад, прокатки, кування тощо).
Змінити та покращити структуру дендритів виливків і зменшити сегрегацію шляхом гомогенізації мікроструктури.
Створює однорідну мікроструктуру та отримує бажану мікроструктуру та механічні властивості.
Поліпшення оброблюваності м'якої сталі
Покращує стабільність розмірів
Зменшує смуги
Покращує пластичність і міцність
Забезпечує більш послідовну реакцію під час зміцнення або наклеювання.
Видаляє макроструктури, утворені нерегулярним формуванням або зварюванням
Дрібнозернистий перліт міцніший за грубозернистий. Нормалізація надає сталевим заготовкам твердість і міцність. Крім того, нормалізація допомагає зменшити внутрішні напруги, викликані такими операціями, як кування, лиття, механічна обробка, формування або зварювання. Нормалізація також покращує однорідність мікроструктури та реакцію на термічну обробку, таку як відпал або загартування, і підвищує стабільність, надаючи «теплову пам’ять» для наступних процесів з нижчою температурою. Заготовки, що вимагають максимальної міцності, і заготовки, що піддаються ударам, часто нормуються. Коли великі поперечні перерізи нормалізуються, вони також загартовуються для подальшого зменшення напруги та більш жорсткого контролю механічних властивостей.
Нормалізація усуває внутрішні напруги, деформації та покращує механічні властивості сталі, наприклад, підвищує її міцність і оброблюваність. Краща пластичність також досягається без впливу на твердість і міцність.
