¿Qué es la normalización del acero?

 

Normalización del aceroes un proceso de tratamiento térmico-que se utiliza para refinar la estructura del grano, mejorar las propiedades mecánicas y reducir las tensiones internas causadas por la forja, laminación, soldadura u otras operaciones de fabricación. El acero se calienta por encima de su temperatura crítica de transformación, se mantiene hasta que la estructura se vuelve uniforme y luegoenfriado en aire tranquilo.

 

La normalización se utiliza ampliamente paraacero al carbono, acero de baja-aleación, piezas forjadas, placas, tuberías y accesorios, particularmente cuando se requiere una microestructura más uniforme y un mejor equilibrio entre resistencia-resistencia.

 

 

El proceso de normalización generalmente consta de tres pasos:

• Calefacción– Calentar el acero a una temperatura superior a su rango crítico de transformación.
• Remojo– Mantenga el material a temperatura el tiempo suficiente para que toda la sección-transversal alcance una temperatura relativamente uniforme y complete la transformación de fase requerida.
• Refrigeración por aire– Retire el acero del horno y déjelo enfriar con aire tranquilo.

 

A diferencia derecocido, que normalmente implica un enfriamiento lento del horno, la normalización utiliza enfriamiento por aire. Por lo tanto, el acero normalizado generalmente tienemayor resistencia y durezaque el acero totalmente recocido.

 

 

Temperatura de normalización típica

Para muchos aceros al carbono y de baja-aleación, la temperatura de normalización es aproximadamente:

Ac₃ + 30–50 grados

Para los aceros hipereutectoides, la temperatura se selecciona en relación con la temperatura crítica de transformación adecuada, a menudo alrededor de:

Ac₁ + 30–50 grados

 

Consejos para normalizar el proceso

Para secciones más gruesas donde el enfriamiento por aire produce una transformación desigual, un control estricto del tiempo de remojo y el uso de cabinas de enfriamiento controladas o enfriamiento por aire-forzado ayudan a lograr propiedades mecánicas consistentes.

 

 

Debido a que el material utilizado para cualquier proyecto tiene las propiedades mecánicas correctas para una aplicación específica, a menudo se utilizan procesos de tratamiento térmico para alterar las propiedades mecánicas de los metales, siendo uno de los procesos de tratamiento térmico más comunes el de normalización. Como proceso de tratamiento térmico ferrítico, la normalización puede hacer que los aceros aleados a base de hierro- sean más dúctiles y dúctiles. Esto se logra después de que la pieza haya pasado por un proceso de endurecimiento térmico. Una llama normalizadora calienta el acero a alta temperatura y luego lo enfría lentamente a temperatura ambiente. El calentamiento y el enfriamiento lento cambian la microestructura del acero, reduciendo así su dureza y aumentando su ductilidad.

 

La normalización ocurre cuando otro proceso reduce la ductilidad y aumenta la dureza de una pieza mecánica de acero. Debido a que la normalización transforma la microestructura en una estructura más dúctil, el metal es más fácil de formar, más fácil de mecanizar y reduce las tensiones residuales dentro del material que pueden provocar fallas inesperadas.

 

 

 

 

Tratamiento térmico	Calefacción	Enfriamiento	Objetivo principal	Resultado típico
Normalizando	Por encima del rango crítico	Aire	Refinar/homogeneizar el grano	Resistencia/dureza moderada
recocido completo	Por encima del rango crítico	Horno/muy lento	Máximo ablandamiento	Menor resistencia, alta ductilidad.
Temple	austenitizante	Agua/aceite/polímero/gas	Producir productos de dura transformación.	Alta dureza/resistencia
templado	Por debajo de la temperatura crítica	Refrigeración controlada	Reducir la fragilidad/el estrés del enfriamiento	Mejor dureza
aliviar el estrés	Por debajo de la transformación crítica	Refrigeración controlada	Reducir el estrés residual	Cambio microestructural limitado

 

¿Cuál es la diferencia entre recocido y normalización?

La normalización es muy similar al recocido en el sentido de que ambos implican calentar un metal a su temperatura de recristalización o por encima de ella y permitir que se enfríe lentamente para producir una microestructura relativamente dúctil. La diferencia clave entre recocido y normalización es que el recocido permite que el material se enfríe a un ritmo controlado en un horno. La normalización se puede enfriar colocando el material en un ambiente a temperatura ambiente y exponiéndolo al aire en ese ambiente.

 

Esta diferencia significa que la normalización tiene una velocidad de enfriamiento más rápida que el recocido. Velocidades de enfriamiento más rápidas dan como resultado valores de dureza ligeramente menos dúctiles y ligeramente más altos que si el material hubiera sido recocido. La normalización también es generalmente menos costosa que el recocido porque no requiere tiempo adicional en el horno durante el enfriamiento.

 

 

 

 

El proceso de estandarización se divide en tres etapas principales.

 

Fase de recuperación

Etapa de recristalización

Etapa de crecimiento del grano

Fase de recuperación

 

Durante la fase de recuperación, se utiliza un horno u otro tipo de dispositivo de calentamiento para elevar el material a una temperatura en la que se alivian sus tensiones internas.

 

 

Etapa de recristalización

Durante la etapa de recristalización, el material se calienta por encima de su temperatura de recristalización, pero por debajo de su temperatura de fusión. Esto da como resultado la formación de nuevos granos sin-estrés preexistente.

 

Etapa de cultivo de cereales

Durante el proceso de crecimiento del grano, los nuevos granos se desarrollan completamente. Este crecimiento se controla permitiendo que el material se enfríe a temperatura ambiente mediante contacto con el aire. El resultado de completar estas tres etapas es un material con mayor ductilidad y dureza reducida. En ocasiones, después del proceso de normalización se realizan operaciones posteriores que pueden alterar aún más las propiedades mecánicas.

 

Detalles del proceso

Durante la normalización, el material se calienta a una temperatura aproximadamente igual a la temperatura de endurecimiento (800-920 grados). A esta temperatura se forman nuevos granos de austenita. Los granos de austenita son mucho más pequeños que los granos de ferrita anteriores. Después de calentarlos y remojarlos brevemente, los componentes se pueden enfriar libremente al aire (gas). Durante el proceso de enfriamiento se forman nuevos granos de ferrita y el tamaño de los granos se refina aún más. En algunos casos, tanto el calentamiento como el enfriamiento se realizan bajo gas protector para evitar la oxidación y descarburación.

 

 

 

¿Qué metales se pueden normalizar?

Se pueden normalizar muchos tipos de aleaciones, entre ellas: aleaciones a base de hierro-(acero para herramientas, acero al carbono, acero inoxidable y hierro fundido), aleaciones a base de níquel-, cobre, latón y aluminio. Además, la normalización se utiliza principalmente para normalizar la estructura del acero al carbono y del acero de baja aleación después de la forja, el laminado en caliente o la fundición. La dureza obtenida después de la normalización depende del análisis dimensional del acero y de la velocidad de enfriamiento utilizada (aproximadamente 100-250 HB).

 

Beneficio de normalización del acero

Después de forjar, laminar en caliente o fundir, la microestructura del acero suele ser heterogénea y consiste en granos grandes y componentes estructurales no deseados como bainita y carburos. Esta microestructura afecta negativamente a las propiedades mecánicas del acero así como a la maquinabilidad. Al normalizarlo, el acero puede obtener una estructura uniforme de grano más fino-con propiedades y maquinabilidad predecibles.

 

¿Por qué se normaliza el acero?

• Refinar cereales secundarios
• Mejorar la fuerza y ​​la dureza.
• Producir una microestructura más uniforme.
• Reducir las tensiones internas
• Mejorar la maquinabilidad
• Homogeneizar la estructura después de forjar o laminar.
• Preparar el acero para su posterior tratamiento térmico.
• Mejorar la estabilidad dimensional

 

Aplicaciones comunes de la normalización

La normalización se utiliza para muchos materiales diferentes en muchas industrias diferentes. Por ejemplo, los estampados de acero inoxidable ferrítico en la industria automotriz se pueden estandarizar después del endurecimiento por trabajo durante su proceso de conformado. Las aleaciones a base de níquel-en la industria nuclear se pueden estandarizar siguiendo los cambios microestructurales térmicos que ocurren después de la soldadura. El acero al carbono se puede normalizar después del laminado en frío para reducir la fragilidad causada por el endurecimiento por trabajo.

 

 

¿Necesito normalizar después del recocido?

Generalmente no. El recocido y la normalización son procesos de tratamiento térmico-pero tienen diferentes propósitos. Si el acero ya ha sido recocido adecuadamente y la microestructura resultante cumple con los requisitos para la siguiente operación, es posible que no sea necesaria una normalización adicional. La normalización aún se puede utilizar cuando se requiere una estructura de grano más fina, una mayor resistencia o una microestructura más uniforme antes del procesamiento posterior.

 

¿Es necesaria la normalización antes de apagar?

No siempre. Sin embargo, la normalización puede ser beneficiosa antes del enfriamiento porque ayuda a refinar los granos, homogeneizar la microestructura y reducir las irregularidades estructurales. Para algunos aceros al carbono y aleados de medio-carbono, la normalización u otro tratamiento de acondicionamiento adecuado puede mejorar la consistencia de la respuesta de enfriamiento posterior. La necesidad depende del grado del acero, el historial de procesamiento previo, el tamaño de la sección y el procedimiento de tratamiento térmico-especificado.

 

¿El acero normalizado tiene granos más pequeños?

Generalmente sí. La normalización implica austenitización seguida de enfriamiento por aire, lo que generalmente produce una estructura de ferrita-perlita más fina y uniforme que el recocido completo. Sin embargo, temperaturas de normalización excesivas o tiempos de mantenimiento excesivamente prolongados pueden provocar el crecimiento del grano, por lo que se deben controlar la temperatura y el tiempo de remojo.

 

¿El recocido hace innecesaria la normalización?

No necesariamente. El recocido normalmente produce una estructura más suave y dúctil con granos relativamente gruesos, mientras que la normalización se usa comúnmente para obtener granos más finos y mayor resistencia y dureza. Si el acero recocido ya cumple con las propiedades y la microestructura requeridas, la normalización puede ser innecesaria; Si se necesitan granos más finos o mayor resistencia, la normalización aún puede ser útil.

 

¿Puede la normalización prevenir la distorsión durante el enfriamiento posterior?

La normalización puede reducir el riesgo de distorsión, pero no puede garantizar una extinción sin-distorsión. Al refinar y homogeneizar la microestructura y reducir la falta de uniformidad estructural, la normalización puede hacer que el acero responda de manera más consistente durante el enfriamiento. Sin embargo, la distorsión también se ve fuertemente afectada por la geometría de la pieza, el espesor de la sección, las tensiones residuales, el medio de enfriamiento, la severidad del enfriamiento y la uniformidad de calentamiento/enfriamiento. Para los componentes críticos, la fijación adecuada y el enfriamiento controlado siguen siendo esenciales.

 

 

P: ¿Qué es la normalización del acero?
A:La normalización es un proceso de tratamiento térmico-en el que el acero se calienta por encima de su temperatura crítica de transformación, se remoja y se enfría en aire en calma para refinar la microestructura y obtener propiedades mecánicas más uniformes.

 

P: ¿Cuál es la principal diferencia entre normalizar y recocer acero?

R: La normalización implica enfriar el acero en el aire ambiente después del calentamiento, lo que da como resultado una velocidad de enfriamiento más rápida, una estructura de grano más fina y una mayor resistencia. El recocido utiliza un enfriamiento lento y controlado en el horno para lograr la máxima suavidad y ductilidad.

 

P: "¿Cómo afecta la normalización a las propiedades mecánicas y al tamaño de grano del acero al carbono medio-?"

La normalización refina y homogeneiza la estructura del grano del acero de medio-carbono calentándolo por encima de la temperatura de transformación crítica y luego enfriándolo en aire tranquilo. En comparación con el recocido, la normalización generalmente produce granos de ferrita-perlita más finos, mayor resistencia y dureza, y tenacidad mejorada, al tiempo que reduce las estructuras de grano-grueso y las tensiones residuales.

 

P: "¿Cuáles son los rangos de temperatura típicos para normalizar aceros al carbono y aleados?"

La normalización generalmente se realiza calentando el acero a aproximadamente 30 a 50 grados (55 a 90 grados F) por encima de su temperatura crítica de transformación (Ac₃ para aceros hipoeutectoides), manteniéndolo el tiempo suficiente para una austenitización uniforme y luego enfriándolo en aire en calma. Los aceros aleados pueden requerir temperaturas más altas o específicas de grado-, a menudo entre 850 y 1000 grados (1560 y 1830 grados F). La temperatura exacta debe seleccionarse según el grado del acero y la especificación del material aplicable.

 

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