نرمالیزه کردن فولاد چیست؛ فرآیند و تفاوت آن با آنیل کردن
نرمال‌سازی نوعی عملیات حرارتی است که میکروساختار حاصل همانند آنیل کردن شامل پرلیت، مخلوطی از پرلیت و فریت و یا مخلوطی از و سمنتیت (بستگی به ترکیب شمیایی فولاد) است. حرارت دادن فولاد در درجه حرارت کمی بالاتر از خط A3 (حدود ۵۰درجه سانتی گراد بالاتر) نگه داشتن در آن دما تا زمانی که ساختار آن به آستنیت تبدیل شود و سپس سرد کردن در خارج از کوره یعنی در هوای تقریباً ساکن تا به درجه حرارت معمولی برسد. در موقع سرد شدن فولاد آستنیتی شده طبق نمودار آهن-سمنتیت تجزیه می‌گردد. لذا نرمالیزه کردن به منظور تعدیل ناهمواری‌ها و تنش‌های داخلی به کار می‌رود.
نرمالیزه کردن فولاد چیست؟
نرماله کردن (Normalizing) یک فرآیند حرارتی مؤثر برای اصلاح و بهبود ساختار داخلی فولاد است که می‌تواند ویژگی‌های فیزیکی و متالوژیکی آن را تغییر دهد. در این روش، برخی خصوصیات مهم فولاد مانند انعطاف‌پذیری، سختی، استحکام و ساختار کریستالی، دستخوش تغییرات قابل‌توجهی می‌شوند.
در طی این فرآیند، قطعه فولادی تا دمایی حدود ۵۰ درجه سانتیگراد بالاتر از نقطه آستنیتی گرم می‌شود تا ساختار آن به‌طور کامل به آستنیت تبدیل گردد. سپس، با قرار دادن قطعه در هوای آزاد و اجازه دادن به سرد شدن تدریجی آن، ساختار داخلی فولاد به‌تدریج پایدار و یکنواخت می‌شود. این سرد شدن کنترل‌شده نقش کلیدی در بازآرایی ساختار مولکولی دارد و تأثیر زیادی در بهبود خواص مکانیکی نهایی فولاد خواهد داشت.
کاربرد نرمالیزه کردن
نرمالیزه کردن کاربردهای مهم و تعیین‌کننده‌ای دارد که از اهداف اصلی آن می‌توان به افزایش سختی و تعدیل ساختار ماده اشاره کرد. درواقع، این فرآیند که بعد از نورد است، ساختار قطعات را بهبود می‌بخشد. به عبارتی، نرماله کردن بعد از تولید قطعه باعث متعادل شدن ساختار آن می‌شود. قطعات فولادی که ساختار بهتر و یکنواخت‌تری دارند، در صنایع مهمی مورد استفاده قرار می‌گیرند و اصولا، طرفداران بیشماری دارند.
فرآیند نرمال کردن فولاد
فرآیند نرمال کردن منجر به ریزدانه شدن فولاد و بهبود ساختار آن می‌شود. در این عملیات، قطعه فولادی در معرض حرارت قرار می‌گیرد و سپس، آن را جهت سرد شدن به فضای آزاد منتقل می‌کنند. درجه حرارتی مطلوب نرماله کردن فولاد معادل ۵۰ درجه سانتیگراد و بالاتر از A3 است. چنانچه دما بیشتر از این حد باشد، دانه‌های آن به جای ریز شدن، درشت می‌شوند. قطعه فولادی در این درجه تا زمانی گرم می‌شود که ساختار آستنیتی پیدا کند. تنش‌های داخلی و ناهمواری‌های فولاد در این فرآیند بهبود می‌یابند. فرآیند آستنیتی کردن فولاد به عنوان نخستین مرحله عملیات حرارتی است که می‌توانید با مراجعه به مقاله فوق نسبت به مطالعه آن اقدام کنید.
لازم به ذکر است، در زمان سرد کردن قطعه باید به حجم و ضخامت آن توجه داشته باشید. قطعاتی که ضخامت بیشتری دارند و حجیم‌تر هستند، باید با سرعت بیشتری سرد شوند. سرعت سرد کردن با درجه حرارت در نرمالیزه کردن فولاد با یکدیگر رابطه معکوس دارند؛ هراندازه سرعت سرد کردن بیشتر باشد، درجه حرارت تبدیل آستنیت کمتر و پرلیت ریزتر می‌شود. ضمنا، فرآیند نرمال کردن فولاد به عنوان عملیاتی جهت رفع نواقص ناشی از عملیات قبلی به کار گرفته می‌شود. گاهی اوقات نیز در همان ابتدا با این فرآیند، سطح قطعه را یکنواخت کرده و دانه ریز می‌کنند و سپس آن را به مراحل دیگری نظیر ماشین‌کاری یا سخت‌کاری می‌سپارند.
تفاوت اصلی نرمال کردن و آنیل کردن فولاد
در قسمت زیر، به اصلی‌ترین و مهم‌ترین تفاوت میان فرآیند آنیلینگ کردن و نرمال کردن فولاد اشاره شده است:
- فولاد نرماله شده دارای انعطاف‌پذیری کمتری نسبت به فولاد آنیل شده است.
- قطعه فولادی خروجی از فرآیند نرماله کردن ریزتر از آنیل کردن است و مقاومت بهتری دارد.
- فرآیند نرماله یا نرمالیزه کردن فولاد دارای گرمادهی بیشتری نسبت به آنیل کردن است؛ درنتیجه، یکنواختی بهتر و حلالیت بیشتری دارد.
- قطعه فولادی در عملیات نرمال کردن در محیط خارج از کوره و یک محوطه آزاد سرد می‌شود؛ اما سرد کردن قطعه فولادی در عملیات آنیل داخل کوره انجام می‌گیرد.
- فرآیند نرمال کردن جهت بهبود ساختار قطعاتی مورد استفاده قرار می‌گیرد که در معرض نورد گرم و کشش بوده‌اند؛ اما آنیل کردن با هدف حذف تنش‌های ناشی از نورد سرد به کار گرفته می‌شود.
