نرماله کردن فولاد و بررسی عملیات حرارتی آن

امروزه از فولاد در اکثر سازه های ساختمانی استفاده می شود. عملیات حرارتی بر روی فولاد، انواع مختلفی دارد که یکی از آنها نرماله کردن فولاد می باشد.

همچنین عملیات حرارتی نوعی سخت کاری فولاد به شمار میرود.

عملیات حرارتی برای ایجاد تغییراتی در خواص شیمیایی، مکانیکی و متالوژیکی فولاد در جهت بهینه سازی آن برای مصرف می باشد.

عملیات نرماله کردن فولاد سبب ریزدانه کردن فولاد و یکنواخت کردن ساختار آن می شود.

اهمیت نرماله کردن فولاد:
از انواع عملیات حرارتی فولاد به عنوان پایه برای عملیات حرارتی بعدی استفاده می شود.

نرماله کردن فولاد می تواند عیوبی را که طی عملیات قبلی در سطح یا درون قطعه فولادی ایجاد شده است را از بین ببرد به همین علت این فرآیند اهمیت زیادی دارد.

فرآیند نرماله کردن فولاد به شرح زیر می باشد:
قطعه فولادی در ابتدا حرارت داده می شود و بعد اجازه می دهند که به آرامی در هوای آزاد سرد شود.

برای نرماله کردن فولاد درجه حرارت به اندازه 50 درجه سانتی گراد و بالاتر از A3 می باشد.

دمای حرارت اگر بالاتر از میزان گفته شده باشد فولاد دانه درشت تر شده و از خواص آن کاسته می شود.

عملیات نرماله کردن به علت دانه ریز کردن فولاد (نه دانه درشت کردن آن) مورد استفاده قرار می گیرد.

فولاد با این درجه تا زمانی حرارت داده می شود که ساختار آن به آستنیت تبدیل شود.

فرآیند نرماله کردن فولاد:
شایان ذکر است که در عملیات حرارتی نرماله کردن، ناهمواری ها و تنش های داخلی در قطعه مورد نظر، تعدیل می شود.

برای سرد کردن قطعه در این فرآیند، قطعه مورد نظر به جای کوره در هوای آزاد در دمای اتاق یا هوای ساکن سرد شود.

هر اندازه حجم و ضخامت قطعه بیشتر باشد سرعت سرد کردن را باید بالا برد.

این عملیات حرارتی را می توان به عنوان عملیات نهایی و یا مقدمه ای برای یک سری عملیات دیگر در نظر گرفت.

به عنوان مثال می توان از آن به عنوان عملیاتی برای رفع عیوب حاصله از عملیات قبلی روی قطعه استفاده کرد یا اول با این عملیات قطعه را یکنواخت و دانه ریز کرد و بعد به مرحله ماشین کاری یا سخت کاری سپرد.

نکات مهم برای عملیات نرماله نکردن فولاد:
قطعات با شکل های پیچیده یا خیلی بزرگ بهتر است نرماله نشود چون هنگامی که قطعه مورد نظر اندازه بزرگی داشته باشد، سطح آن هنگام سرد شدن به سرعت سرد شده و شکل می گیرد درحالی که مغز آن هنوز سرد نشده است.

در این قسمت اگر بخواهیم برای قطعه حجیم از عملیات نرماله کردن استفاده کنیم باید اجازه بدهیم گرما از مغز قطعه به بیرون هدایت شود و زمان بیشتری برای سرد شدن مغز قطعه در نظر بگیریم تا میزان تنش های احتمالی کاهش یابد.

هنگامیکه مغز قطعه از فاز Y به A سرد و تبدیل می شود، مغز قطعه تمایل به افزایش حجم دارد که چون سطح قطعه کاملا شکل گرفته فضایی برای افزایش حجم قطعه وجود ندارد که این موضوع باعث می شود در قطعه تنش به وجود آید.

دقت کنید که از فولادهای آلیاژی برای عملیات نرماله کردن استفاده نشود چون در قطعات نازک و کوچک سرعت سرد شدن بالاتر می باشد به همین علت ممکن است به جای ساختارهای تعادلی فریت و پرلیت، ساختارهای غیر تعادلی مارتنزیت و بینیت ایجاد شود.

مزایای نرماله کردن فولاد:
نرمالیزه کردن فولاد همانند عملیات های حرارتی دیگر مزایایی دارد که برخی از این مزایا شامل:

• ریز کردن دانه ها.
• بالا بردن میزان انعطاف پذیری.
• ارتقا قابلیت و امکان ماشینکاری.
• یکنواخت کردن بیشتر موادتشکیل دهنده آلیاژی.
• یکنواخت کردن ریز ساختار.

کاربرد نرماله کردن:
این فرآیند کاربردهای مفیدی در زمینه صنعت دارد که شامل:

در صنعت ممکن است قطعاتی وجود داشته باشد که مقاطع یکسانی ندارند و چون در هر قسمت سرعت سرد شدن متفاوت می باشد دچار ساختار یکنواختی نمی باشند.

عملیات نرماله کردن در این موارد می تواند یک ساختار منسجم تر و یکنواخت تر ایجاد کند.

گاهی دانه ها در عملیات نورد گرم در جهت نورد گرم دچار کشیدگی می شود و در قسمت های مختلف خواص قطعه متفاوت می باشد.

عملیات نرماله کردن برای یکنواخت سازی قطعه بسیار کمک می کند.

دانه های قطعه در فولادهای ریخته گری درشت می باشد و دارای فریتی است که به صورت سوزنی شکل می باشد.

این عملیات حرارتی ساختار ریزدانه خوبی را ایجاد می کند.

تفاوت نرماله و آنیله کردن فولاد:
این دو عملیات شباهت بسیاری دارد ولی در برخی موارد متفاوت می باشد که این موارد شامل:

در فرآیند نرماله کردن دمای گرمادهی در مقایسه با آنیله کردن بالاتر می باشد که محصول تولیدی آن یکنواخت تر و حلالیت بیشتری دارد.

در فرآیند آنیله کردن قطعه فولادی در درون کوره سرد شده ولی در فرآیند نرماله کردن، قطعه فولادی در هوای آزاد و خارج از کوره سرد می شود.

در عملیات حرارتی نرماله کردن فولاد حاصل دانه ریزتر از فولاد حاصل از عملیات آنیله کردن می باشد.
فولاد حاصل از عملیات نرماله شده در مقایسه با فولاد آنیله شده دانه ریزتر می باشد که سبب گردیده استحکام آن افزایش یابد.

فولاد نرماله شده انعطاف پذیری پایین تری نسبت به فولاد آنیله شده دارد.

از عملیات آنیله کردن برای از بین بردن تنش های حاصل از نورد سرد استفاده می شود در صورتی که از عملیات نرماله کردن برای بهبود ساختاری قطعاتی استفاده می شود که تحت نورد گرم و کشش بوده اند.