نرماله کردن

با سلام خدمت دوستان و همراهان همیشگی پارس بوته. امروز با مطلب آموزشی نحوه نرماله کردن (steel normalization) فلزات در خدمت شما هستیم. نرماله‌سازی یک روش از عملیات حرارتی بر روی قطعات است که به منظور اصلاح و برطرف کردن مشکلات و خواص مکانیکی، فیزیکی و شیمیایی بر روی قطعات اعمال می‌شود.

این عملیات برای برطرف کردن اختلالات قطعه و متعادل کردن ساختار قطعات است تا خواص مورد نظر از خود را در شرایط کاری به شکل مناسبی نشان دهند. به همین دلیل است که عملیاتی مانند نرماله کردن، آنیل، کروی کردن و همچنین عملیات شیمیایی مانند کربن‌دهی، نیتروژن‌دهی و بوردهی به منظور اصلاح خواص قطعات مورد استفاده قرار می‌گیرد.

در ادامه مطالبی را در مورد نرماله کردن یا نرمالیزه کردن و مزایای آن که مربوط به مباحث متالورژی است را مورد بحث و بررسی قرار می‌دهیم.

نرماله کردن چیست

برای نرماله کردن لازم است تا قطعات تا دمای آستنیته شدن گرم شود و سپس سرد شود. این عملیات حرارتی خواص لازم را در قطعه ایجاد می‌کند تا در مقابل نیازهای کاری پاسخگو شود. بر این اساس و با توجه به نوع فولاد استفاده شده، پرلیت و فریت یا پرلیت و سمنتیت به عنوان ترکیبی نهایی از زیرساختار فولاد نرماله شده خواهد ماند.

با توجه به این‌که عملیات حرارتی نرماله تا حدی مشابه عملیات آنیل یا بازپخت است، احتمال مشابه بودن زیرساختار قطعه در عملیات آنیل وجود دارد. قطعه حرارت دیده را می‌توان برای سرد کردن در محیط باز با دمای مناسب داخل خانه قرار داد. همچنین در صورتی که حجم و ضخامت قطعه بیشتر باشد باید سرعت سرد کردن آن را بالا برد.

فرآیند نرماله کردن

در صنعت ریخته‌گری روند نرماله کردن به این صورت که فولاد را باید با حرارتی پایین که حدود 50 درجه سانتی‌گراد است حرارت می‌دهند. بعد از آن باید فولاد را در محیطی با هوای آزاد مانند اتاق قرار دهند تا با دمای محیط سرد و خنک شود. این گرمی و سردی که به فولاد وارد می‌شود ساختار آن را تغییر داده و موجب کاهش سختی و افزایش شکل‌پذیری در آن می‌شود.

کاربرد نرماله کردن

عملیات حرارتی نرماله کاربردهایی مفید در صنعت ریخته‌گری و متالورژی دارد که شامل موارد زیر می‌شود:

• در هنگام عملیات حرارتی روی قطعات، زمانی که قطعه برای سرد شدن آماده می‌شود به دلیل این‌که در بعضی از قسمت‌های قطعه، قطر و اندازه یکسانی وجود ندارد زمان بیشتری را برای سرد شدن نیاز دارد. این مشکل سبب می‌شود تا قطعه در بعضی از نقاط دچار سطح و ساختاری غیریکنواخت شود و عملیات نرماله جهت برطرف کردن این غیریکنواختی بسیار کارآمد خواهد بود تا قطعات ساختاری منسجم‌تر داشته باشند.
• یکی دیگر از کاربردهای نرماله مربوط به مشکلات بوجود آمده در عملیات نورد است. در عملیات نورد ممکن است دانه‌ها در مسیر نورد با مشکلاتی مانند کشیدگی دچار شوند و خواص قطعات در نقطه به نقطه سطح آن متفاوت باشد. به همین منظور با استفاده از عملیات نرماله می‌توان این مشکل را اصلاح کرد تا تمامی سطوح قطعه از خواص برابری برخوردار باشد.
• عملیات حرارتی نرماله کمک می‌کند تا ساختار ریز دانه‌های قطعات مناسب باشد و مشکلات مربوط به دانه‌های درشت با خواص فریت که اشکالی سوزنی دارند در صنعت ریخته‌گری برطرف شود.

مزایای نرماله کردن

این روش از عملیات حرارتی مزایایی را مانند سایر عملیات حرارتی دیگر که بر روی قطعات اعمال می‌شوند را به دنبال خواهد داشت که عبارتند از:

• عملیات نرماله موجب ایجاد بافتی یکنواخت در سطح فولاد می‌شود
• روش حرارتی نرماله باعث بوجود آمدن ریز دانه‌های قطعات می‌شود
• این روش در انعطاف‌پذیری قطعات موثر است
• همچنین امکان ماشین‌کاری روی قطعات را افزایش می‌دهد

تفاوت بین نرماله کردن و آنیل

در هر دو فرآیند هدف حرارت دادن به قطعه و خنک کردن آن برای بوجود آوردن ساختاری منعطف با خواصی متعادل است. البته این دو فرآیند تا زمان حرارت‌رسانی مشابه بوده و تفاوت این دو در خنک کردن قطعه است.

همانطور که می‌دانید در فرآیند نرماله، قطعه در محیطی باز و دمای همان محیط به آرامی شروع به سرد کردن می‌کند. اما برای آنیل این‌گونه نیست و قطعه با سرعتی کنترل شده در کوره شروع به خنک شدن می‌کند.

اهمیت فولاد نرماله شده

این عملیات از این جهت مورد اهمیت قرار گرفته است تا از آن به عنوان پایه‌ای در جهت انجام عملیات حرارتی بعدی مورد استفاده قرار می‌گیرد. علت دیگری که نرماله کردن را حائز اهمیت کرده است، اصلاح عیوب و اختلالات قطعاتی است که طی انجام عملیات حرارتی قبل از نرماله، روی سطح و درون آن قطعات بوجود آمده است.

روش حرارتی نرماله موجب تعدیل یا برطرف شدن مشکلات بوجود آمده در قطعات می‌شود تا خواص مکانیکی و فیزیکی خود را حفظ کند.

مواقع نامناسب استفاده از نرماله کردن

باید به این نکات توجه کرد تا بدانید چه زمانی استفاده از نرماله برای قطعات مناسب نیست و آن حجم بزرگ قطعات است. از دلایل این مشکل سرد شدن قطعه است؛ چون‌که قطعات بزرگ در هنگام سرد شدن به سرعت سطح آن‌ها سرد می‌شود و شکل می‌گیرد در صورتی‌ که مغز آن هنوز گرم است و با سرعت کمتری سرد می‌شود.

مشکل زمانی است که مغز قطعه در زمان سرد شدن تمایل دارد تا حجم بیشتری را برای شکل گیری اشغال کند و این مورد با سطح سرد شده یا سخت شده با مشکل مواجه می‌شود. بنابراین در قطعات حجیم این روش از حرارت‌دهی قطعات موجب غیریکنواختی در قطعات می‌شود.

البته لازم به ذکر است تا بدانید در صورتی که از روش نرماله برای قطعات بزرگ استفاده شود باید زمان بیشتری را برای سرد کردن مغز قطعه در نظر گرفت و برنامه‌ریزی کرد تا در زمان شکل‌گیری با سطح قطعه دچار اختلال نشود.

همچنین قطعات کوچک سرعت بیشتری در سرد شدن دارند. به همین دلیل ممکن است ساختار آن‌ها دچار تغییراتی شود و از ساختارهای تعادلی فریت و پرلیت به ساختارهای غیرتعادلی مارتنزیت و بینیت تغییر یابند. این مشکل در آلیاژهایی مانند میلگرد آلیاژی بیشتر دیده می‌شود و مناسب است که آلیاژها را در این روش حرارتی مورد استفاده قرار ندهند.

سخن پایانی

امروز با مطلب نرماله کردن فلزات در خدمت شما بودیم. با توجه به مطالب گفته شده فوق، مفاهیمی در رابطه با فرآیند حرارتی نرماله کردن، مزایا و کاربرد آن در صنعت ریخته‌گری برای شما گردآوری شد.

اکنون شما با روشی مفید برای ساخت قطعات فولادی آشنا شده‌اید که توانایی کاهش ضایعات و افزایش چشم‌گیر در کارایی قطعات را دارد و می‌تواند پاسخگویی مناسب برای تولید قطعات با خواص مکانیکی و فیزیکی بالا باشد.