نرماله کردن فولاد چیست و چه کاربردی دارد؟
نرماله کردن فولاد ( به انگلیسی normalization ) ، فرآیندی است که امکان پردازش فلز را در حالت جامد با قرار دادن آن در دمای بالا فراهم می‌کند.به صورت عامیانه تر عملیاتی که در آهنگری ها با حرارت دادن فلز و چکش زدن بر روی آن شکل می‌دهند نوعی از این عملیات می‌باشد. در برخی موارد، مداخله تغییر شکل در این فرایند، مواد شیمیایی و انواع دیگری از مواد تاثیر پذیرفتنی است. لازم به ذکر است که مهمترین هدف از انواع عملیات حرارتی فولاد از جمله نرماله کردن ، تغییر ساختار محصول و همچنین تقویت یا تغییر برخی از خواص فولاد و فلزات مختلف می‌باشد. جهت شناخت بهتر این عملیات حرارتی پیشنهاد می‌کنیم تا انتهای مطلب همراه ما باشید! به طور حتم مطالعه این مطلب در بهبود سطح آگاهی شما از ماهیت این عملیات حرارتی مثمر ثمر است.
آنچه در ادامه مطلب خواهید خواند
نرماله کردن فولاد چیست؟
نرماله کردن فولاد ، به یکی از انواع عملیات حرارتی فلزات، یعنی آنیل فولاد نرمالیزاسیون اشاره دارد. در طی این فرآیند، حرارت تا تبلور مجدد کامل رخ می‌دهد. و سپس فولاد حرارت دیده، جهت خنک شدن در معرض هوا قرار می‌گیرد. پس از اتمام فرایند نرمالیزه کردن فولاد، فلز ساختار متفاوتی به دست می آورد که از آن جمله می‌توان به ریزدانه شدن و همگنی ذرات آن اشاره کرد. به تعریفی دیگر، نرمال سازی فولاد، فرآیندی است که برای از بین بردن ویژگی‌ها و عیوب دانه درشت روی سطح فولاد استفاده می شود. در واقع در تولید فولاد، ممکن است نقص‌هایی در طول فرآیند تولید رخ دهد، بنابراین برای رفع این نقایص، متخصصان صنعت به گرمایش، نگهداری و خنک سازی تدریجی متوسل می‌شوند.
توجه داشته باشید که نرماله کردن فولاد، علاوه بر رفع عیوب ساختاری فولاد، موجب افزایش استحکام، کاهش آستانه شکنندگی سرد و در نتیجه تبلور مجدد ماده می شود. شایان ذکر است که برای آماده سازی فلز برای سخت شدن بیشتر، اغلب از فرایند نرمال سازی استفاده می‌شود. همچنین این فرآیند به منظور برش بیشتر فلزات، بهره وری و کیفیت سطح بهتری را فراهم می‌کند. ( روش‌های تولید فولاد در ایران )
تفاوت نرماله کردن فولاد با بازپخت و هدف از اعمال این فرایند
در نظر داشته باشید که نرمالیزاسیون نوعی بازپخت است و تفاوت آن با آنیل کردن یا بازپخت این است که قطعات کار پس از گرم شدن و قرار گرفتن در معرض هوا خنک می شوند. قطعات مهر و موم شده و آهنگری از فولاد کربنی و آلیاژی، و همچنین قطعات سخت شده از جمله محصولاتی هستند که در معرض نرماله کردن قرار می‌گیرند. در نظر داشته باشید که هدف از نرمال سازی، بهبود ریزساختار فولاد، بهبود خواص مکانیکی و آماده سازی برای عملیات حرارتی بعدی است. نرمال سازی می تواند:
- ساختار فولاد را پس از آهنگری و مهر زنی قطعات اصلاح کند.
- گرمای بیش از حد پس از جوشکاری قطعات را از بین ببرد.
- سطح تنش و استرس را در جوش کاهش دهد.
پس از نرمال شدن، قطعات ریخته گری دارای استحکام بالا و همچنین افزایش استحکام ضربه هستند. در برخی از گریدهای کربن و فولادهای خاص، نرمال سازی آخرین عملیات عملیات حرارتی است، چرا که در نتیجه نرمال شدن، فولاد مورد نظر خواص نهایی مورد نیاز را به دست می‌آورد.
نرماله کردن فولاد در شرکت‌های متالورژی
فناوری نرماله کردن فولاد در زمینه‌های تخصصی شرکت‌های متالورژی انجام می‌شود. این امر ضروری است، چرا که جهت تکمیل این فرایند، کوره‌های گرمایش مورد نیاز می‌باشد. در فرایند نرمالیزاسیون فولاد ، قطعه مورد نظر پس از گرم شدن تا نقطه ذوب، جهت خنک شدن در معرض هوا قرار می‌گیرد. لازم به ذکر است که در یک شرکت متالورژی، خنک کننده هوا با خنک کننده تدریجی یا با استفاده از جریان هوای افزایش یافته انجام می شود. توجه داشته باشید که در فرآیند نرمال سازی، فولادهای کم کربن تبدیل به فریت-پرلیت می شوند، در حالی که فولادهای با کربن بالا و متوسط تبدیل به سوربیتول می شوند. نرمال کردن برای آلیاژهای با کربن بیش از 0.4٪ توصیه نمی شود، چرا که با چنین شاخص‌هایی، سختی محصول افزایش یافته و فلز را غیر قابل استفاده می‌کند.
حالت های نرمالیزاسیون فولاد
منظور از حالت‌های نرماله کردن فولاد، پارامترهایی است که برای رسیدن به نتیجه مطلوب تغییر می‌کنند:
- دمای گرمایش در فرایند نرماله کردن فولاد، بسته به نوع فولاد مورد استفاده (به عنوان مثال، محتوای کربن و افزودنی های آلیاژی موجود در آن) تعیین می‌شود.
- زمان نگهداری فولاد، تحت تاثیر ابعاد محصول، دمای کوره و ترکیب شیمیایی است. منظور از زمان نگهداری، زمانی است که فولاد در کوره قرار می‌گیرد، که طی آن فرآیندهای حرارتی و فیزیکی یکنواخت در تمام قسمت‌های فولاد رخ می‌دهد.
- پارامترهای خنک کننده در فرایند نرماله کردن شامل نوع ماده خنک کننده، سرعت و محیط قرار گیری فولاد می‌باشد. در نظر داشته باشید که انجام صحیح فرایند خنک سازی بسیار مهم است. چرا که آن دسته از گریدهای فولادی که تا دمای یکسان گرم می شوند، اما به طور متفاوت سرد می‌شوند، ساختار متفاوتی را به همراه خواهند داشت.
هدف از نرماله کردن
عملیات حرارتی نرماله کردن فولاد ، خواص فیزیکی و مکانیکی مورد نظر را در فولاد شکل می‌دهد که از آن جمله می‌توان به مقاومت در برابر سایش، سختی، استحکام، ظرفیت حرارتی اشاره کرد. البته بسته به درجه فولاد، هدف از این پردازش ممکن است متفاوت باشد که در ادامه به آن پرداخته می‌شود:
- برای فولادهای آلیاژی، مرسوم است که از ترکیب نرمالیزاسیون و تمپر استفاده شود. فرایند تمپر کردن در دمای 600-700 درجه سانتیگراد انجام می شود. انجام تمپر با نرمالیزاسیون به شما این امکان را می‌دهد که محصولی را با خواص مورد نیاز ایجاد کنید.
- فولادهای با کربن بالا و متوسط بهتر است نرمالیزه شوند. استفاده از این فرایند به شما این امکان را می دهد که بر خلاف تمپر، محصولی با سختی و شکل پذیری بهتر بدست آورید.
- برای فولادهای آلیاژی نیز به جای تمپر کردن از نرمالیزاسیون استفاده می شود. چرا که در این حالت می‌توان سختی مورد نظر را بدون شکنندگی و انعطاف پذیری بیش از حد بدست آورد.
- نرمالیزاسیون برای فولادهای نورد گرم استفاده می شود. در نتیجه، مقاومت فولاد در برابر شکست شکننده افزایش می یابد.
- نرمالیزه کردن جایگزینی برای سخت شدن فولادهای کربن متوسط با عملیات حرارتی تمپر کردن است. استفاده از این عملیات حرارتی در فولادهای کربن متوسط احتمال تغییر شکل و همچنین ترک بر روی سطح محصول را کاهش می‌دهد.
سایر روش های عملیات حرارتی
در نهایت لازم به یادآوری است که هر چند نرماله کردن فولاد به عنوان یک روش جهانی برای عملیات حرارتی در نظر گرفته می شود. اما روش های دیگری نیز وجود دارد که در ادامه به برخی از انواع رایج آن پرداخته می‌شود:
- بازپخت
بازپخت فرآیندی است که در آن تنش محصول از بین رفته و پس از اعمال حرارت لازم، سختی محصول به وسیله فشار کاهش می یابد. در واقع بازپخت با رعایت رژیم دما انجام می شود. در این فرایند، قسمت های خالی فولاد تا دمای 800-850 درجه گرم می شوند و برای مدت معینی نگهداری می شوند. به دنبال آن خنک شدن تدریجی انجام می شود.
- تمپر کردن
فرایند تمپر کردن برای ایجاد سختی آلیاژ مورد نظر انجام می شود. در طی فرآیند سخت شدن، ساختار پرسرعت پرلیت به مارتنزیت تبدیل می شود. سخت شدن مشابه عملیات حرارتی نرمالیزاسیون می‌باشد. بنابراین، محصول به حالت آستنیت رسیده و خنک می شود. تفاوت اصلی این دو رویکرد، در سرعت فرآیند خنک سازی است.
- سردکاری
معمولا منظور از عملیات حرارتی سردکاری، کاهش تدریجی یا لحظه ای دمای آلیاژ برای به دست آوردن شبکه کریستالی مورد نیاز است. بنابراین برای بدست آوردن مارتنزیت از ترکیب خنک سازی تدریجی و لحظه‌ای استفاده می‌شود.
