נורמליזציה של פלדה

מכיוון שלחומר המשמש לכל פרויקט יש את התכונות המכניות הנכונות עבור יישום ספציפי, תהליכי טיפול בחום משמשים לעתים קרובות כדי לשנות את התכונות המכניות של מתכות, אחד מתהליכי טיפול החום הנפוצים יותר הוא נורמליזציה. כתהליך טיפול בחום פריטי, נורמליזציה יכולה להפוך פלדות סגסוגת על בסיס ברזל לרקיעות וגמישות יותר. זה מושג לאחר שהחלק עבר תהליך התקשות תרמית. להבה מנרמלת מחממת את הפלדה לטמפרטורה גבוהה, ואז מתקררת באיטיות לטמפרטורת החדר. חימום וקירור איטי משנים את מבנה המיקרו של הפלדה, ובכך מפחיתים את קשיותה ומגדילים את משיכותה.

נורמליזציה מתרחשת כאשר תהליך אחר מפחית את המשיכות ומגביר את הקשיות של חלק פלדה מכני. מכיוון שנורמליזציה הופכת את המיקרו-מבנה למבנה רקיע יותר, המתכת קלה יותר ליצירה, קלה יותר לעיבוד, ומפחיתה מתחים שיוריים בתוך החומר שעלולים להוביל לכשל בלתי צפוי.

מה ההבדל בין חישול לנרמול?

נורמליזציה דומה מאוד לחישול בכך ששניהם כרוכים בחימום מתכת לטמפרטורת ההתגבשות מחדש או מעליה ומאפשרים לה להתקרר באיטיות כדי לייצר מבנה מיקרו רקיע יחסית. ההבדל העיקרי בין חישול לנורמליזציה הוא שהחישול מאפשר לחומר להתקרר בקצב מבוקר בכבשן. ניתן לקרר את הנרמול על ידי הנחת החומר בסביבה בטמפרטורת החדר וחשיפתו לאוויר בסביבה זו.

הבדל זה אומר שלנרמול יש קצב קירור מהיר יותר מאשר חישול. קצבי קירור מהירים יותר מביאים לערכי קשיות מעט פחות רקיעים ומעט גבוהים יותר מאשר אם החומר היה חישול. נורמליזציה היא גם בדרך כלל זולה יותר מחישול מכיוון שאינה דורשת זמן תנור נוסף במהלך הקירור.

תהליך נורמליזציה

תהליך התקינה מחולק לשלושה שלבים עיקריים.

שלב ההתאוששות

שלב ההתגבשות מחדש

שלב גידול הדגנים

שלב ההתאוששות

במהלך שלב ההתאוששות, נעשה שימוש בתנור או סוג אחר של מכשיר חימום כדי להעלות את החומר לטמפרטורה שבה הלחצים הפנימיים שלו מוקלים.

שלב התגבשות מחדש

בשלב ההתגבשות מחדש החומר מחומם מעל טמפרטורת ההתגבשות שלו, אך מתחת לטמפרטורת ההיתוך שלו. זה גורם להיווצרות של דגנים חדשים ללא לחץ קיים מראש.

שלב גידול התבואה

במהלך תהליך גידול הדגנים, דגנים חדשים מפותחים במלואם. צמיחה זו נשלטת על ידי מתן אפשרות לחומר להתקרר לטמפרטורת החדר במגע עם אוויר. התוצאה של השלמת שלושת השלבים הללו היא חומר בעל גמישות גבוהה יותר וקשיות מופחתת. פעולות עוקבות שיכולות לשנות עוד יותר את התכונות המכניות מבוצעות לפעמים לאחר תהליך הנרמול.

פרטי תהליך

במהלך הנרמול, החומר מחומם לטמפרטורה השווה בערך לטמפרטורת ההתקשות (800-920 מעלות ). בטמפרטורה זו נוצרים גרגרי אוסטניט חדשים. גרגרי האוסטניט קטנים בהרבה מגרגרי הפריט הקודמים. לאחר חימום והשריה קצרה, הרכיבים חופשיים להתקרר באוויר (גז). בתהליך הקירור נוצרים גרגרי פריט חדשים וגודל הגרגירים מתעדן עוד יותר. במקרים מסוימים, הן החימום והן הקירור מתבצעים תחת גז מגן כדי למנוע חמצון ושחרור.

אילו מתכות ניתן לנרמל?

ניתן לנרמל סוגים רבים של סגסוגות, כולל: סגסוגות על בסיס ברזל (פלדת כלי עבודה, פלדת פחמן, נירוסטה וברזל יצוק), סגסוגות על בסיס ניקל, נחושת, פליז ואלומיניום. בנוסף, נרמול משמש בעיקר לנרמול המבנה של פלדת פחמן ופלדת סגסוגת נמוכה לאחר פרזול, גלגול חם או יציקה. הקשיות המתקבלת לאחר הנרמול תלויה בניתוח הממדים של הפלדה ובקצב הקירור שבו נעשה שימוש (בערך 100-250 HB).

תועלת

לאחר פרזול, גלגול חם או יציקה, מבנה המיקרו של פלדה הוא לרוב הטרוגני, המורכב מגרגרים גדולים ורכיבים מבניים לא רצויים כמו בייניט וקרבידים. מבנה מיקרו זה משפיע לרעה על התכונות המכניות של הפלדה וכן על יכולת העיבוד. על ידי נורמליזציה, פלדה יכולה לקבל מבנה אחיד עם גרגירים עדינים יותר עם תכונות ויכולת עיבוד צפויים.

יישומים נפוצים של נורמליזציה

נורמליזציה משמשת לחומרים רבים ושונים בתעשיות רבות ושונות. לדוגמה, הטבעות נירוסטה פריטיות בתעשיית הרכב יכולות להיות סטנדרטיות לאחר התקשות העבודה במהלך תהליך היווצרותן. סגסוגות מבוססות ניקל בתעשייה הגרעינית ניתנות לסטנדרטיזציה בעקבות שינויים מיקרו-סטרוקטורליים תרמיים המתרחשים לאחר ריתוך. ניתן לנרמל פלדת פחמן לאחר גלגול קר כדי להפחית את השבריריות הנגרמת מהתקשות העבודה.