نرماله کردن فولاد

امروزه فولاد به یکی از اصلی‌ترین مواد در صنایع و ساختمان‌سازی تبدیل شده است و می‌تواند به عنوان یکی از مواد اصلی در ساخت تجهیزات مختلف مورد استفاده قرار بگیرد. نرماله کردن فولاد عملیاتی است که بر روی آن انجام شده و می‌تواند خواص این قطعات را بهبود ببخشد. در این مقاله قصد داریم به بررسی این موضوع که نرماله کردن فولاد چیست و چه تفاوت‌هایی با آنیلینگ دارد، بپردازیم. با ما همراه باشید.

نرماله کردن فولاد چیست؟

نرماله کردن فولاد یا Normalizing یک عملیات حرارتی است که برای اصلاح ساختار فولاد انجام می‌شود و می‌تواند برخی از خواص فولاد را تحت تاثیر قرار دهد. مهمترین ویژگی‌های فولاد که در فرایند نرمالیزه کردن دچار تغییر می‌شوند، عبارتند از:

• میزان استحکام
• سختی فولاد
• انعطاف پذیری
• خواص متالوژیکی

در طی عملیات نرماله کردن، فولاد ابتدا در درجه حرارت پایین (حدود 50 درجه سانتی گراد) تا جایی که تبدیل به آستنیت کامل شود، گرم شده و سپس در معرض هوا و با سرعت آهسته سرد می‌شود. این سرد شدن آهسته می‌تواند ساختار مولکولی فولاد را تغییر دهد و در نتیجه بر روی خواص آن تاثیر بگذارد.

اهمیت نرماله کردن فولاد

نرماله کردن فولاد به این دلیل اهمیت دارد که امکان ایجاد تغییرات دلخواه بر روی ساختار دانه‌ای فولاد و در نتیجه خواص آن را فراهم می‌کند. علاوه بر این، نرمالایز کردن باعث می‌شود که تغییرات ناخواسته‌ای که بر روی فولاد به وجود آمده‌اند، برطرف شده و سایر فرایندها بر روی سختی یا شکل‌پذیری اثر نگذارند. مهمترین دلایل انجام نرمالایز کردن فولاد عبارتند از:

• بهبود میزان سختی
• یکنواخت شدن ساختار دانه‌ای و بهبود استحکام
• ریز دانه کردن فولاد
• افزایش میزان شکل‌پذیری و انعطاف
• یکنواخت‌سازی عناصر آلیاژی با هم
• بهبود خواص ماشین کاری

نرماله کردن چه تفاوتی با آنیلینگ دارد؟

عملیات آنیلینگ و نرماله کردن فولاد هر دو در دسته عملیات حرارتی قرار می‌گیرند که خواص فولاد را بهبود می‌بخشند؛ همچنین دمایی که در هر دو فرایند استفاده می‌شود، بالاتر از دمای تبلور مجدد است و هر دو بر روی میزان انعطاف‌پذیری فولاد تمرکز دارند. با این حال، دو فرایند آنیلینگ و نرمالایز کردن، یک تفاوت عمده دارند که به سرعت و نوع سرد شدن آنها برمی‌گردد.

در عملیات آنیلینگ، سرد شدن فولاد از طریق کوره و با سرعت کنترل‌شده صورت می‌گیرد؛ اما در فرایند نرماله کردن، از هوای محیط و دمای اتاق برای سرد شدن استفاده می‌شود و معمولا سرعت سرد کردن هم کمتر است. از آنجایی که سرعت سرد شدن بیشتر، باعث می‌شود که شکل‌دهی و انعطاف‌پذیری کمتر باشد، فولاد به دست آمده از فرایند نرماله کردن، منعطف‌تر خواهد بود. علاوه بر این، به دلیل نیاز نداشتن به کوره، هزینه انجام نرماله کردن فولاد در مقایسه با آنیلینگ کمتر است.

چه فلزاتی را نرماله می‌کنند؟

فلزی که در فرایند نرماله کردن فولاد استفاده می‌شود، باید ساختاری داشته باشد که با عملیات حرارتی تحت تاثیر قرار بگیرد؛ یعنی حرارت بر روی آن اثر گذاشته و بتواند چینش مولکولی را عوض کند. انواع فولاد مانند فولاد ضد زنگ و فولاد کربن برای انجام این کار مناسب هستند؛ اما عملیات نرماله کردن را می‌توان بر روی فلزات دیگری هم انجام داد که برخی از آن‌ها عبارتند از:

• آلومینیوم
• برنج
• مس
• آلیاژهای نیکل
• چدن
• آلیاژهای مبتنی بر آهن

نرماله کردن چه محدودیت‌هایی دارد؟

نرماله کردن فولاد، فرایندی است که به اندازه قطعات بستگی دارد؛ یعنی قطعاتی که ضخامت کمی دارند یا اندازه آنها کوچک است، امکان نرمالایز کردن را نمی‌دهند. همچنین قطعاتی که حجیم هستند یا اندازه بزرگی دارند نیز نمی‌توانند نرماله شوند؛ زیرا سطح رویی آنها به سرعت سرد شده و قسمت‌های داخلی هنوز داغ هستند. در نتیجه ذرات داخلی دچار تنش می‌شوند و ممکن است شکنندگی فولاد را افزایش دهند و ساختارهای غیرتعادلی به وجود آورند. علاوه بر این، در فولادهای آلیاژی هم استفاده از فرایند نرمالایز کردن توصیه نمی‌شود؛ زیرا هریک از ترکیبات این آلیاژها به گونه متفاوتی سرد می‌شوند و نمی‌توان یکنواختی ساختار را در آنها تنظیم کرد.

مراحل نرماله کردن

برای نرماله کردن فولاد باید سه مرحله را پشت سر بگذاریم که عبارتند از:

• بازیابی: در این مرحله، از وسایل گرمایشی مانند کوره استفاده می‌شود تا دما افزایش پیدا کرده و تنش‌های داخلی از بین بروند.
• تبلور مجدد: در این مرحله باید دما را در بازه دمای ذوب و تبلور مجدد تنظیم و ساختار مواد را گرم کرد.
• رشد دانه‌ها: در این مرحله، فولاد به صورت کنترل‌شده سرد می‌شود و دانه‌های جدید رشد می‌کنند؛ در نتیجه ماده‌ای با سختی کمتر و شکل‌پذیری بهتر به وجود می‌آید.

کاربرد نرماله کردن

نرماله کردن فولاد در همه صنایعی که نیاز به شکل‌دهی این فلز داشته باشند، کاربرد دارد. بر این اساس می‌توان انواع کاربردهای نرمالایز کردن را به صورت زیر شرح داد:

• فولاد زنگ نزن در صنعت خودروسازی
• آلیاژهای مبتنی بر نیکل در صنعت هسته‌ای
• فولاد کربنی بعد از فرایند نورد سرد
• در فرایند آهنگری یا فورجینگ برای یکنواخت کردن ریزساختارها
• در فرایند ریخته‌گری برای تغییر در ساختارهای درشت دانه
• در فرایند نورد برای یکنواخت‌سازی ساختار قطعات

سخن پایانی

در این مقاله توضیحاتی در خصوص اینکه نرماله کردن فولاد چیست و چه کاربردهایی دارد ارائه کردیم. همچنین به بررسی اهمیت انجام این کار و معرفی مراحل آن پرداختیم. به طور کلی نرمالایز کردن فولاد بیشتر برای موادی مناسب است که در معرض ماشین‌کاری قرار می‌گیرند. ضمن اینکه این فرایند می‌تواند خواص متالوژیکی این فلزات را بهبود بخشیده و در نهایت بر روی استحکام آنها تاثیر بگذارد.