Процес виробництва металопрокату відрізняється складністю. Продукція, що отримується при плющенні, може мати недоліки, що є не критичними зрештою. Для їх коригування створені методи, що дозволяють поліпшити якість продукції. Одним з таких процесів є нормалізація. У статті ми розберемо, що таке нормалізація, як вона проводиться, які режими існують, і які методи термічної обробки можна зустріти сьогодні.

 

Що таке нормалізація сталі

Нормалізація сталі – це процес, який застосовується для усунення крупнозернистих елементів і дефектів на поверхні стали. Недоліки можуть виникати в процесі виготовлення, тому для їх компенсації прибігають до нагрівання, витримки й поступового охолодження. Відмітимо, що окрім усунення дефектів, нормалізація підвищує міцність, знижує поріг холодноламкості, і у результаті відбувається рекристалізація речовини, при якій можуть утворюватися:

  • аустеніт. Є твердим розчином вуглецю в гамма-залізі;
  • мартенсит. Мікроструктура, що нагадує голчастий і рейковий вид. Утворюється шляхом пересиченого розчину вуглецю в альфа-залізі;
  • цементит. Сплав з домішками карбіду заліза;
  • ферито-перлит;
  • сорбіт.

Особливість кристалічної решітки дозволяє змінювати властивості сталі, а також коригувати виниклі в процесі виробництва дефекти.

 

Як виконують нормалізацію

Технологія нормалізації виконується на спеціалізованих ділянках металургійних підприємств. Це необхідно, оскільки для виконання процесу потрібні нагрівальні печі. Виконуючи розігрів сировини до певної температури, керуються таблицею розплавлення аустеніту. Аустенітом заведено називати речовину, яка знаходиться в стані несформованої кристалічної решітки, що дозволяє створити необхідний сталевий виріб при правильному охолодженні.

На металургійному підприємстві виконують охолодження на повітрі з поступовим охолодженням, або із застосуванням посиленого обдування.

Відмітимо, що в процесі нормалізації низьковуглецеві сталі стають ферито-перлитом, а високо- і середньовуглецеві сталі – сорбітом. Виконання нормалізації не рекомендується для сплавів з вмістом вуглецю понад 0,4 %. Це обгрунтовано тим, що при таких показниках підвищена твердість продукту робить метал непридатним.

Режими нормалізації сталі

Під режимом нормалізації мають на увазі параметри, які змінюються для досягнення необхідного результату:

  • температура нагріву. Обирається залежно від використовуваної марки сталі. Враховується вміст вуглецю і легуючих добавок;
  • час витримки виробу. На параметр витримки впливають розміри виробу, температура печі, а також хімічний склад. Під часом витримки мають на увазі час знаходження виробу в печі, за який досягається рівномірне нагрівання і протікання фізичних процесів в усіх ділянках сталі;
  • параметри охолодження. До таких відносять вид, швидкість і середовище. Важливо правильно дотримуватися стадій охолодження. Наприклад, однакові марки сталі, нагріті до однієї температури, але охолоджені по-різному призводять до отримання різного результату.

Температуру нагріву обирають відповідно до критичних точок плавлення, вказаних відповідно до ізометричних діаграм розпаду аустеніту. Додамо, що час в процесі нормалізації є найважливішим компонентом. Виділяють два тимчасові відрізки:

  • час нагріву і розплавлення. На цьому етапі відбувається руйнування кристалічної решітки в аустеніт;
  • час фазових перетворень. Залежить від міри легування стали. Наприклад, низьколеговані сталі проходять процес перетворення за півтори хвилини, якщо говорити про високолеговані, то цей процес займає 5 хвилин.

 

Призначення термічної обробки

Термічна обробка формує фізичні та механічні властивості. До таких відносять: зносостійкість, твердість, міцність, теплоємність.

Залежно від марки сталі призначення обробки може відрізнятися. У компанії “Метал Холдінг” виділяють такі методи:

  • для легованих сталей заведено використовувати комбінацію нормалізації з відпуском. Останній проводять при температурі 600-700 градусів за Цельсієм. Виконання відпуску з нормалізацією дозволяє випустити продукт з необхідними властивостями. Так, якщо не виконати відпуск, то металопрокат виходить занадто твердим, утрудняючи механічну обробку;
  • низьковуглецеві сталі не здатні переносити загартування. Тому для цього застосовують нормалізацію, яка також замінює відпуск. Металопрокат виходить помірній твердості, полегшуючи процес різання;
  • високо- і середньовуглецеві сталі краще піддавати нормалізації. Це дозволяє отримати продукт кращої твердості та пластичності на відміну від відпуску;
  • для легованих сталей замість загартування застосовують нормалізацію. Отримують твердість без зайвої крихкості й пластичності;
  • нормалізацію застосовують для сталей з гарячим плющенням. Внаслідок цього підвищується опірність крихкому руйнуванню;
  • є заміною загартуванню з високим відпуском. Застосовується для середньовуглецевих сталей, знижуючи ймовірність виникнення деформації, а також тріщин на поверхні виробу.

Інші методи термічної обробки

Нормалізацію заведено вважати універсальним методом термічної обробки, але також існують інші способи. У літературі можна зустріти такі:

  • відпал. Процес, при якому відбувається зняття напруги й зниження твердості після гарячої обробки за допомогою тиску. До останніх відносять плющення, кування, штампування. Відпал виконується з дотриманням температурного режиму. Заготівлі розігрівають до температури 800-850 градусів і витримують на певний час. Після чого проводять поступове охолодження. Існують заготовлені режими відпалу. Вони представлені у вигляді таблиць із заздалегідь відомим результатом;
  • загартування. Проводиться для надання сплаву твердості. В процесі загартування перлітова швидкорізальна структура перетворюється на мартенсит. Загартування схоже з нормалізацією. Так, виріб доводять до стану аустеніту й охолоджують. Основна відмінність – швидкість процесу охолодження. При загартуванні не допускають утворення проміжних фаз, а охолоджують швидко до стану мартенситу;
  • відпуск. Проводять для деяких марок сталей після виконання відпалу і загартування. Потрібний для зняття внутрішньої напруги сплаву і коригування структури. Процес відбувається при нагріванні до температур фазових перетворень, після чого прибігають до поступового або миттєвого охолодження. При цьому підвищується ударна в'язкість виробу і його пластичність;
  • нагрів. Деякі види сталей відрізняються низькою теплопровідністю, тому прибігають до нагріву – поступовому підвищенню температури виробу. Це необхідно, щоб уникнути виникнення гартівних тріщин. З'являються тріщини внаслідок різниці температур зовнішнього і внутрішнього шару сталевого прокату. Спершу заготівлю нагрівають до температур 700-900 градусів за Цельсієм, після чого нагрівають до остаточної температури в 1200 градусів або до критичних точок нагріву. На вибір температури впливають чинники: необхідні фізико-хімічні якості, склад сталі, показники теплопровідності й теплоємності, а також конфігурація і розміри металу. Режим термічної обробки підбирають експериментально для кожної одиниці з партії.
  • охолодження. Під охолодженням заведено мати на увазі поступове або миттєве зниження температури сплаву для отримання необхідної кристалічної решітки. Так, для отримання мартенситу застосовують комбінацію поступового і миттєвого охолодження. Також охолодження застосовують для інструментів складної форми. При цьому обирають поєднання швидкого і повільного охолодження, щоб добитися потрібної кристалічної решітки, а також виключити виникнення дефектів. Іноді прибігають до застосування охолоджувальних середовищ. До таких відносять NaOH і KOH. За допомогою цих середовищ можна добитися рівномірного охолодження і як наслідок кращого результату.

Щоб замовити послуги з обробки сталі, звертайтеся до фахівців компанії “Метал Холдінг”.