Jak probíhá normalizace oceli?

Normalizace oceli je klíčovým procesem v metalurgii, který výrazně zlepšuje kvalitu a vlastnosti kovových výrobků. Tato metoda tepelného zpracování umožňuje dosáhnout homogenní mikrostruktury kovu, zlepšit jeho mechanické vlastnosti a eliminovat vnitřní pnutí.

Co to je a proč se vyrábí?

Normalizace oceli je důležitou technologickou operací v kovoobrábění, jejímž účelem je zlepšit konstrukční a fyzikálně-mechanické vlastnosti kovových výrobků. Tento proces zahrnuje zahřátí kovu na teplotu 30-50 °C nad horním kritickým bodem Ac3 (obvykle v rozmezí 800-950 °C pro uhlíkové oceli), udržování na této teplotě po určitou dobu a následné ochlazení na vzduchu. Hlavním účelem normalizace je získat homogenní a jemnozrnnou ocelovou strukturu, která pomáhá eliminovat vnitřní pnutí vyplývající z předchozího zpracování (například odlévání, kování nebo svařování), stejně jako zlepšení obrobitelnosti a zvýšení pevnosti materiálu. V důsledku normalizace se zlepší vlastnosti oceli, jako je tvrdost, houževnatost, elasticita a únavová pevnost. Proces normalizace je důležitý zejména pro oceli s vysokým obsahem uhlíku a legované oceli, kde je nutné dosáhnout optimální kombinace pevnosti a tažnosti. Normalizace také umožňuje přípravu kovu pro další operace, jako je kalení a temperování, což poskytuje předvídatelnější výsledky tepelného zpracování. Doba výdrže oceli při normalizační teplotě závisí na jejím složení a velikosti produktu a může se pohybovat od několika minut do několika hodin. Klíčovým bodem je dosažení úplné austenitizace materiálu, tedy přeměny celého objemu oceli na austenit, což zaručuje rovnoměrnost strukturních přeměn při následném ochlazování. Rychlost ochlazování během normalizačního procesu má také významný vliv na strukturu a vlastnosti oceli. Rychlé ochlazení podporuje tvorbu jemnozrnnější struktury, která zlepšuje mechanické vlastnosti kovu. Současně může příliš rychlé ochlazení vést ke vzniku zbytkových pnutí a vyžaduje následné temperování k jejich uvolnění.

Zařízení a materiály

1. Komorové pece jsou nejběžnějším typem a jsou vhodné pro zpracování velkých dávek výrobků. Kapacita takových pecí může dosahovat několika desítek tun a provozní teploty 1200°C a vyšší, což umožňuje normalizovat výrobky z různých jakostí oceli.
2. Šachtové pece – používají se pro normalizaci dlouhých výrobků (například tyčí a trubek). Teplotní režim a rychlost nárůstu teploty jsou přísně regulovány, aby bylo zajištěno rovnoměrné zahřívání produktů.
3. Průtokové (dopravní) pece se používají ve velkých průmyslových podnicích pro kontinuální zpracování výrobků. Umožňují automatizovat proces normalizace a zajišťují vysokou produktivitu a stabilitu kvality.

Hlavní součásti zařízení pece:

• Řídicí a monitorovací systémy – zajišťují přesné udržování stanovených teplotních podmínek a doby výdrže, což je rozhodující pro dosažení požadovaných vlastností normalizované oceli.
• Topná tělesa – mohou být vyrobeny na bázi elektrických odporů, plynových hořáků nebo indukčního ohřevu, výběr závisí na ekonomických a technických preferencích výroby.
• Izolační materiály snižují tepelné ztráty a zvyšují účinnost pece, což je zvláště důležité během vysokoteplotních normalizačních procesů.
• Ventilační a chladicí systémy – zajišťují rovnoměrné chlazení výrobků po vystavení vysokým teplotám, které ovlivňují konečnou strukturu a vlastnosti oceli.

Volba oceli pro normalizaci je určena na základě požadovaných vlastností konečného produktu. Do procesu lze zapojit uhlíkové i legované oceli. Zvláštní pozornost je věnována chemickému složení a předchozímu zpracování kovu, protože tyto faktory přímo ovlivňují normalizační parametry a kvalitu konečného produktu.

Práce

Proces vyžaduje přísné dodržování technologických parametrů a posloupnosti operací, což zajišťuje výrobu kovu s požadovanými vlastnostmi. Podívejme se podrobněji na jednotlivé fáze práce a zaměřme se na klíčové aspekty a termíny.

Příprava a nakládka materiálu. Před zahájením normalizace se provádí důkladná kontrola a příprava výrobků. Odstraňuje nečistoty, vodní kámen a rez, které mohou ovlivnit rovnoměrnost vytápění a chlazení. Obrobky jsou v troubě rovnoměrně rozmístěny a poskytují mezi nimi dostatečný prostor pro lepší cirkulaci tepla.

Topení. Zahřívání na normalizační teplotu je kritickým krokem, který vyžaduje přesnou kontrolu. Teplota ohřevu uhlíkové oceli je 800-920°C v závislosti na konkrétním složení oceli. U legovaných ocelí může být tento rozsah širší kvůli rozdílům v teplotních prahových hodnotách pro fázové přeměny. Doba ohřevu závisí na velikosti a tvaru výrobků a také na jejich výchozím stavu a složení.

Udržení při normalizační teplotě. Po dosažení požadované teploty se produkty uchovávají v peci pro úplné zahřátí. Doba výdrže se pohybuje od několika minut do několika hodin a je určena tloušťkou a chemickým složením kovu. Tento stupeň umožňuje dosáhnout úplné austenitizace oceli, která je předpokladem pro získání jemnozrnné struktury po ochlazení.

Chlazení. Chlazení na vzduchu je konečnou fází normalizace a do značné míry určuje strukturu a vlastnosti. Chlazení musí probíhat rovnoměrně, aby nedošlo k vnitřnímu pnutí. Rychlost ochlazování ovlivňuje tvorbu fází ve struktuře a v důsledku toho její mechanické vlastnosti.

Kontrola kvality. Po normalizaci se provádí kontrola kvality výrobku včetně měření tvrdosti, metalografických zkoušek a v případě potřeby i mechanických zkoušek pevnosti v tahu, rázové houževnatosti atd. Tato opatření nám umožňují posoudit shodu získaných vlastností s požadavky na výsledný produkt.

Nuance normalizace různých značek

Normalizace oceli je proces, který vyžaduje zohlednění mnoha faktorů, mezi nimiž je klíčová třída. Různé značky mají jedinečné chemické složení a fyzikální a mechanické vlastnosti, což vyžaduje individuální přístup k normalizaci každého z nich.

Pro uhlík (třídy začínají na 10, 20, 45 atd.) je normalizační teplota obvykle nastavena na 30-50 °C nad horním kritickým bodem Ac3. U ocelí s nízkým obsahem uhlíku (do 0.25 %) může být normalizační teplota kolem 900 °C, zatímco u ocelí s vyšším obsahem uhlíku (asi 0.6 %) může dosáhnout 920 °C a výše. Doba zdržení při této teplotě závisí na velikosti a tvaru produktu a může se lišit od několika minut do několika hodin, aby byla zajištěna úplná austenitizace.

U slitin obsahujících prvky jako chrom (Cr), nikl (Ni), molybden (Mo), vanad (V) atd. může proces normalizace vyžadovat vyšší teploty ohřevu a delší dobu výdrže. To je způsobeno skutečností, že legující prvky zpomalují transformační procesy v oceli a zvyšují teplotní intervaly fázových přeměn. Například u některých jakostí chrommolybdenových ocelí (například 35 ХМ nebo 12 ХМ) lze normalizační teplotu nastavit v rozmezí 930-980 °C.

Nástrojové nástroje (například U8, U10A, X12M) vyžadují obzvláště pečlivý přístup k procesu normalizace, protože jsou určeny pro výrobu nástrojů s vysokými požadavky na odolnost proti opotřebení a pevnost. Normalizační teplota pro takové oceli musí být přísně kontrolována, aby se zabránilo nadměrnému růstu zrn a zachovaly se požadované vlastnosti materiálu.

U vysokopevnostních nízkolegovaných ocelí (například jakost 09G2S) je proces normalizace zaměřen na dosažení optimální kombinace pevnosti a tažnosti. Normalizační teplotu pro takové oceli lze snížit na 860-900 °C, aby se řídila velikost zrna a zabránilo se jeho nadměrnému růstu.

Každá třída oceli vyžaduje individuální přístup ke stanovení režimů normalizace. Klíčové parametry, které je třeba vzít v úvahu, jsou normalizační teplota, doba zdržení a rychlost chlazení. Tyto parametry jsou stanoveny na základě chemického složení oceli, historie jejího předběžného zpracování a požadavků na konečné vlastnosti výrobku. Je důležité vzít v úvahu možný vliv normalizace na tvorbu určitých strukturních složek, jako je ferit, perlit, bainit a martenzit, které společně určují mechanické vlastnosti oceli.

Zveřejněno 07.02.2024
Máte nějaké dotazy? Rádi na ně odpovíme!

Vaše přihláška byla úspěšně odeslána.
Brzy vás budeme kontaktovat

Něco se pokazilo. Zkus to znovu

• I-nosník: výroba, klasifikace a výhody 30 I-nosník je klíčovým prvkem v moderním stavebnictví a strojírenství. Díky své všestrannosti a odolnosti se používá v různých projektech, od mostů až po výškové budovy.
• Profilová trubka: typy, klasifikace a výhody 19 Plech PVL není jen kov, je to příležitost, jak dodat vašim projektům jedinečnost a spolehlivost. Zjistěte, jak může tento materiál změnit vaše nápady a proč je tak populární po celém světě.
• Co je tahokov (PVL) 11. 07. 2024 Plech PVL není jen kov, je to příležitost, jak dodat vašim projektům jedinečnost a spolehlivost. Zjistěte, jak může tento materiál změnit vaše nápady a proč je tak populární po celém světě.

© 2009 — 2024 Metallinvest — válcování kovů v Petrohradu

196084, Petrohrad, Ligovský pr. 254 lit. V úřadu. 300