Normalizace oceli: proces, teplota, režimy, čas

Normalizace kovu je druh tepelného zpracování, při kterém se kov zahřeje na určitou teplotu, v tomto stavu se nějakou dobu udrží a poté se jemně ochladí na vzduchu. Účelem postupu je změnit vnitřní strukturu materiálu, učinit jej jemněji zrnitým a rovnoměrnějším a také odstranit vady, které vznikly během předchozích procesů (odlévání, kování, svařování, válcování).

Tento proces zvyšuje pevnost, tvrdost, pružnost, tepelnou odolnost, odolnost proti korozi a další vlastnosti kovu. Používá se hlavně pro ocel, mnohem méně často pro litinu a slitiny mědi.

Hlavní fáze normalizace

Proces normalizace kovů se skládá ze tří po sobě jdoucích kroků. Pojďme si je popsat podrobněji.

V této fázi se kov zahřeje na teplotu, při které se jeho struktura zcela nebo částečně transformuje na austenit: strukturní prvek slitiny, kterým je pevný roztok uhlíku v gama železe s kubickou plošně centrovanou mřížkou. Austenit je velmi plastický a může rozpouštět jiné prvky.

Teplota ohřevu závisí na chemickém složení oceli a může se pohybovat od +750 do +950 stupňů Celsia. Účinek musí být rovnoměrný a dostatečně rychlý, aby se zabránilo nerovnoměrné struktuře a oxidaci povrchu.

Kov se po určitou dobu udržuje na konstantní teplotě, aby se umožnila úplná nebo částečná rekrystalizace austenitu. Během tohoto procesu se tvoří nová zrna kovu s nižšími deformacemi a napětím. Doba udržení při normalizaci kovu během tepelného zpracování závisí na tloušťce a velikosti výrobku, stejně jako na složení oceli, a může se pohybovat od tří do pěti minut až po několik hodin.

Poslední fáze, ve které se kov ochladí na vzduchu, buď v dílně, nebo na otevřeném prostranství. Rychlost ochlazování musí být mírná, aby se zabránilo tvorbě martenzitu: přesyceného pevného roztoku uhlíku v alfa železe, který je velmi tvrdý a křehký.

Po ochlazení se austenit transformuje na ferit a cementit. V závislosti na obsahu uhlíku v oceli se během ochlazování mohou tvořit různé kombinace těchto látek, jako je perlit, sorbit, bainit atd.

Výhody a aplikace <br />normalizovaná ocel

• zlepšuje jeho mechanické vlastnosti;
• snižuje pravděpodobnost vzniku trhlin, třísek, deformací a dalších vad během dalšího zpracování nebo použití oceli;
• zjednodušuje proces mechanického zpracování (řezání, vrtání, frézování, broušení);
• zlepšuje vzhled oceli – barvu, lesk, hladkost.

V energetickém průmyslu se používá pro kotle, turbogenerátory, reaktory, transformátory, elektrody, dráty atd. Při výrobě speciálních zařízení, která vykonávají obzvláště „špinavou“ práci, se čepele, nože, řetězy a mnoho dalšího vyrábějí z oceli, která prošla normalizací kovu.

Toto zdaleka není úplný seznam oblastí použití normalizovaného kovu. Lze jej použít v jakékoli oblasti, kde je nutné zlepšit kvalitu a spolehlivost výrobků.

Zařízení pro normalizaci

Pro tento proces se obvykle používají dva typy pecí: komorové a kontinuální. Při použití komorových pecí je kov umístěn v uzavřené vyhřívané komoře. Tato zařízení zajišťují rovnoměrný ohřev. Kontinuální pece umožňují nepřetržitý proces, protože kov se pohybuje vyhřívaným prostorem.

• koupele s olejem nebo vodou (nejjednodušší a nejlevnější metoda);
• Ventilační jednotky. Chlaďte kovové výrobky směrovaným prouděním vzduchu. Efektivnější;
• Komory s inertním plynem. Zajišťují nejvyšší rychlost chlazení. Jsou vybírány pro kritické součásti.

Normalizace různých jakostí ocelí

Před rozhodnutím o normalizaci oceli během tepelného zpracování je nutné vzít v úvahu, že její různé typy reagují na proces odlišně. Uhlíkové druhy obvykle reagují na proces dobře, získávají pevnost a plasticitu. Legované oceli se kalí na martenzit, proto je pro ně výhodnější úplné kalení. Lze však použít i normalizaci.

Konstrukční legované oceli se normalizují, aby se uvolnilo vnitřní pnutí a zlepšila obrobitelnost. Nástrojové oceli se takovému zpracování podrobují jen zřídka: pouze pokud je nutné zvýšit viskozitu. Je také mnohem užitečnější, aby byly „kalené“. Normalizace korozivzdorných ocelí pomáhá nejen minimalizovat pnutí, ale také stabilizovat strukturu po deformaci. Žáruvzdorné oceli se během procesu zbavují křehkosti.

Profesionální normalizace

Náš katalog je platformou pro profesionály, kteří znají všechny složitosti tepelného zpracování a dokáží je aplikovat v praxi. Každý díl vložený do normalizační pece z ní vyjde obnovený a připravený k práci v nejsložitějších jednotkách a mechanismech. Objednejte si kovoobrábění ještě dnes a zítra vyhodnoťte jeho bezchybný výsledek!

Typ služby			Cena, tisíc rublů/t
Normalizace vysokoteplotní oceli			od 15
Normalizace nízkoteplotní oceli			od 10
Normalizace litiny			od 8
Normalizace hliníku			od 5

Normalizace oceli: proces, teplota, režimy, čas

Kov používaný při výrobě high-tech konstrukcí a dílů musí být nejčastěji homogenní a jemnozrnný. Takové oceli mají vyšší mechanické vlastnosti ve srovnání s materiály s hrubozrnnou strukturou.

Pro dosažení požadovaných mechanických vlastností a změnu vnitřní struktury se používá tepelné zpracování oceli. Zahrnuje mnoho metod ovlivňování teploty.

Klíčové pojmy – Důležitá terminologie

Fázový diagram železo/uhlík je graf závislosti fázového stavu slitin železo-uhlík na jejich chemickém složení a teplotě.

Martenzit je přesycený pevný roztok uhlíku v α-železu.

Cementit je chemická sloučenina se vzorcem Fe3C (karbid železa).

Austenit je pevný roztok uhlíku v γ-železu. Ve fázovém diagramu železo-uhlík se austenit objevuje nad teplotou perlitové transformace (727 °C).

Teplota transformace Ac3 je teplota, při které končí transformace feritu na austenit. U ocelí s různým obsahem uhlíku se teplota Ac3 liší.

Dendritická likvace je heterogenita chemického složení, charakteristická pro slitiny, které za normálních podmínek tvrdnou.

Ac, Ar – kritické teplotní body fázových přeměn. Ac – během ohřevu, Ar – během chlazení.

Co je normalizace oceli a proč je potřeba?

Normalizace oceli (NS) je typ žíhání a označuje procesy tepelného zpracování (HT), při kterých se slitina zahřívá do austenitického stavu, po určitou dobu se při této teplotě udržuje a ochladí. V tomto případě dochází k ohřevu na teplotu přesahující kritický bod Ac3 o 30–50 °C, při které se kov udržuje a poté se ochladí na vzduchu.

Každý typ slitiny má svůj vlastní specifický způsob zpracování. Během procesu:

vady vnitřní struktury jsou odstraněny;

práh křehkosti za studena je snížen;

dochází k úplné rekrystalizaci.

Výsledek tepelného zpracování je popsán grafem se souřadnicemi „teplota-čas“. U hypoeutektoidních (obsah uhlíku do 0,8 %), eutektoidních (0,8 % uhlíku) a hypereutektoidních (nad 0,8 % uhlíku) ocelí se teplotní režim normalizace a strukturní a fázové složení po tepelném zpracování budou výrazně lišit.

Normalizace oceli se používá k následujícím účelům:

eliminace zbytkových vnitřních pnutí;

zvýšení/snížení pevnosti, tvrdosti v závislosti na tepelné a mechanické historii výrobku; změna strukturního složení na jemnozrnné u odlitků;

příprava pro následné tepelné zpevnění (kalení).

Jaká je podstata procesu normalizace oceli?

Abyste pochopili, proč je normalizace oceli potřebná, musíte porozumět technologii. K provedení této úpravy se používají specializované sekce hutních a zpracovatelských závodů, vybavené termickými pecemi a dalším pomocným zařízením.

Zde se kov zahřeje na austenitizační teplotu, která závisí na konkrétní jakosti oceli. Po požadované době výdrže se ocelový výrobek vyloží a poté se ochladí na klidném vzduchu (někdy lze použít zesílený ventilátor). Ve válcovnách hutních podniků lze normalizaci podle tohoto schématu nahradit normalizačním válcováním, které se provádí v proudu válcovny s využitím tepla z ohřevu polotovaru před deformací.

Takové zpracování umožňuje získat strukturu a vlastnosti válcované oceli podobné normalizovanému stavu, s mnohem nižšími časovými a energetickými náklady. Režimy normalizace oceli – teplota, čas Klíčovými parametry jakéhokoli tepelného zpracování jsou: teplota ohřevu – volena v závislosti na typu tepelného zpracování a jakosti oceli s přihlédnutím k obsahu uhlíku a hlavních legujících prvků; doba výdrže – doba, kterou ocelový výrobek stráví v peci při dané teplotě pro rovnoměrné ohřev a průběh strukturních a fázových přeměn.

Doba se volí na základě rozměrů výrobku, jeho chemického složení a teploty ohřevu. Čím je výrobek silnější, tím vyšší je stupeň legování a čím nižší je teplota, tím déle trvají fázové procesy; typ, prostředí a rychlost ochlazování mají přímý vliv na tvorbu konečné struktury a mechanických vlastností. Vzorky stejné jakosti oceli, ohřáté na stejnou teplotu, ale ochlazené v různých režimech, budou mít zcela odlišný soubor vlastností. Teplota ohřevu oceli pro normalizaci se volí s ohledem na její kritické body.

Nejčastěji se k tomuto účelu používají speciální izotermické a termokinetické diagramy rozkladu austenitu. U nových jakostí ocelí se kritické teploty stanovují empiricky. U hypoeutektoidních ocelí se teplota ohřevu pro normalizaci obvykle stanovuje na 30-50 °C nad kritickým bodem Ac3. Hypereutektoidní oceli se ohřívají na nižší teploty v rozsahu Ac1-Ac3 (typický režim je Ac1 + 50 °C), aby se zabránilo nadměrnému růstu austenitického zrna a následné tvorbě hrubé cementitové sítě. Doba ohřevu pro normalizaci se skládá ze dvou hlavních prvků – doby ohřevu výrobku na danou teplotu a doby fázových přeměn.

U malých výrobků jednoduchého tvaru obvykle stačí k ohřevu 15 minut. Doba fázových přeměn závisí na stupni legování slitiny: u uhlíkové oceli a nízkolegovaných jakostí se přiřazuje 1,5 minuty na milimetr tloušťky výrobku, u vysokolegovaných jakostí – 2-2,5 min/mm. Chlazení Toto je důležitý prvek tepelného zpracování, který tvoří soubor kvalitativních a provozních charakteristik výrobku.

Normalizace oceli se provádí chlazením na klidném vzduchu nebo pomocí zrychleného vhánění ventilátorů. V důsledku takového tepelného zpracování se normalizovaná ocel stává jemněji zrnitou a má rovnoměrnější mechanické vlastnosti ve srovnání s ocelí válcovanou za tepla. Jiné metody tepelného zpracování oceli umožňují dodat materiálu charakteristický soubor vlastností změnou jeho vnitřní struktury. Kromě normalizace lze tepelné zpracování oceli provádět i jinými metodami.

Kalení. Válcovaný kov se zahřeje na teploty nad body fázové přeměny a poté se rychle ochladí ve vodě, oleji, soli a jiných roztocích (v závislosti na složení oceli a požadované rychlosti ochlazování). Toto zpracování dodává materiálu vysokou pevnost, tvrdost a křehkost. Kalení se používá pro součásti pracující při statickém zatížení a za podmínek abrazivního opotřebení, ale bez vystavení proměnlivým vibracím.

Popouštění oceliNěkteré polotovary mu podléhají po kalení, stejně jako výrobky, které vyžadují odstranění vnitřního pnutí nebo korekci mikrostruktury. V tomto případě se provádí ohřev na teploty pod fázovými přeměnami, následovaný ochlazením na vzduchu nebo zrychleným ochlazením ve vodě. V tomto případě se zvyšuje plasticita a rázová houževnatost a snižuje se pevnost a tvrdost oceli.

ŽíháníProvádí se technologií ohřevu nad fázovými přeměnami s následným plynulým ochlazováním přímo v peci. Po takovém zpracování má ocel nejvyšší plasticitu a nejnižší pevnost. Normalizace je podtyp žíhání, lišící se pouze podmínkami chlazení (často nazývaná normalizační žíhání). Díky rychlejšímu ochlazování kovu je normalizace produktivnější. Tepelné zpracování v technologickém toku válcovny. Nejslibnější směr vývoje technologií TO, který snižuje časové a materiálové náklady, a také zátěž životního prostředí.

Nejoblíbenějšími metodami jsou dnes termomechanické, normalizační a řízené válcování, stejně jako přímé kalení válcováním. Volba metody tepelného zpracování je založena na chemickém složení a parametrech ocelového výrobku, úrovni vlastností, které je třeba zajistit, a také na dostupném souboru zařízení pro provádění těchto operací.

Tepelné zpracování lze použít jak jako mezioperaci při výrobě kovových výrobků, tak i jako finální operaci, která dává výrobku konečnou sadu vlastností. Abyste ochránili svou výrobu před situacemi vyšší moci spojenými s použitím dílů a konstrukcí vyrobených z nekvalitního kovu, nakupujte pouze certifikované výrobky a pouze od spolehlivých dodavatelů.

Pokud se rozhodnete koupit válcovaný plech u nás, získáte navíc záruku shody s deklarovanou strukturou a chemickým složením. Potřebujete poradit? V případě jakýchkoli dotazů kontaktujte prosím naši kontaktní linku telefonicky – poradenskou podporu poskytujeme zdarma.