Stålnormalisering er en slags varmebehandling, så forståelse af varmebehandling er det første skridt i forståelsen af stålnormalisering. Derfra er det ikke svært at forstå, hvad stålnormalisering er, og hvorfor det er en fælles del af stålindustrien.
Hvad er varmebehandling?
Varmebehandling er en proces, hvor metaller opvarmes og afkøles for at ændre deres struktur. Ændringerne i metallernes kemiske og fysiske egenskaber varierer afhængigt af de temperaturer, de opvarmes til, og hvor meget de afkøles bagefter. Varmebehandling bruges til en lang række metaller.
Metaller behandles typisk for at forbedre deres styrke, hårdhed, sejhed, duktilitet og korrosionsbestandighed. De forskellige måder, hvorpå metaller kan gennemgå varmebehandling, inkluderer udglødning, temperering og normalisering.
Grundlæggende om normalisering
Normalisering fjerner urenheder i stål og forbedrer dens styrke og hårdhed. Dette sker ved at ændre størrelsen på kornet, hvilket gør det mere ensartet i hele stålstykket. Stålet opvarmes først til en bestemt temperatur og afkøles derefter med luft.
Afhængigt af ståltypen, normalisering af temperaturer spænder normalt fra 810 grader celsius til 930 grader celsius. Tykkelsen af metallet bestemmer, hvor længe et stykke metal holdes ved den "blødgøringstemperatur" - temperaturen, der transformerer mikrostrukturen. Tykkelsen og sammensætningen af metallet bestemmer også, hvor højt emnet opvarmes.
Fordele ved normalisering
Normaliseringsformen for varmebehandling er billigere end udglødning. Annealing er en varmebehandling proces, der bringer metal tættere på en ligevægtstilstand. I denne tilstand bliver metallet blødere og lettere at arbejde med. Udglødning - som American Foundry Society omtaler som "ekstrem overaldring" - kræver langsomt tilberedt metal for at lade dens mikrostruktur transformere sig. Det opvarmes over sit kritiske punkt og får lov til at afkøle langsomt, meget langsommere end under normaliseringsprocessen.
På grund af dens relative billighed er normalisering den mest almindelige industrialiseringsproces for metal. Hvis du undrer dig over, hvorfor annealing er dyrere, Ispat Digest giver en logisk forklaring af omkostningsforskellen som følger:
"Ved normalisering, fordi afkøling finder sted i luften, er ovnen klar til næste cyklus, så snart opvarmnings- og blødgøringsstadierne er over sammenlignet med udglødning, hvor ovnkøling efter opvarmnings- og blødgøringsstadierne har brug for otte til 20 timer, afhængigt af mængden af oplade."
Men normalisering er ikke bare billigere end udglødning, det producerer også et hårdere og stærkere metal end udglødningsprocessen. Normalisering bruges ofte til produktion af varmvalsede stålprodukter såsom jernbanehjul, stænger, aksler og andre smedede stålprodukter.
Forebyggelse af strukturelle uregelmæssigheder
Mens normalisering kan have fordele frem for udglødning, jern fordele generelt ved enhver form for varmebehandling. Dette er dobbelt sandt, når den pågældende støbeform er kompliceret. Jernstøbninger i komplekse former (som findes i industrielle omgivelser som miner, oliefelter og tunge maskiner) er sårbare over for strukturelle problemer, når de er afkølet. Disse strukturelle uregelmæssigheder kan fordreje materialet og forårsage andre problemer i jernets mekanik.
For at forhindre, at sådanne problemer opstår, gennemgår metaller normaliserings-, annealings- eller stressaflastende processer.
Metaller, der ikke kræver normalisering
Ikke alle metaller kræver den termiske normaliseringsproces. For eksempel er det sjældent, at stål med lavt kulstofindhold kræver normalisering. Når det er sagt, hvis sådanne stål normaliseres, vil materialet ikke skade. Når jernstøbegods har en ensartet tykkelse og lige sektionsstørrelser, gennemføres de generelt gennem udglødningsprocessen snarere end normaliseringsprocessen.
Andre varmebehandlingsprocesser
Carburizing stål: Carburiserende varmebehandling er introduktionen af kulstof i overfladen af stålet. Karburering opstår, når stålet opvarmes over den kritiske temperatur i en karbureringsovn, der indeholder mere kulstof end stålet indeholder.
afkulning: Decarburization er fjernelse af kulstof fra overfladen af stålet. Decarburization finder sted, når stålet opvarmes over den kritiske temperatur i en atmosfære, der indeholder mindre kulstof end stålet indeholder.
Frostfrit stål: Dypfrysning afkøler stål til ca. -100 grader Fahrenheit eller lavere for at afslutte omdannelsen af austenit til martensit.