نرمالیزه کردن فولاد چیست؟ | تفاوت نرمالیزه کردن با آنیل کردن

در نرمالیزه کردن فولاد، فولاد به عنوان یکی از پرکاربردترین مواد در صنایع مختلف، نقش حیاتی در ساخت وساز، خودروسازی، ماشین‌آلات و بسیاری دیگر از حوزه‌ها ایفا می‌کند. در مزایای نرمالیزه کردن خواص مکانیکی و متالورژیکی فولاد، مانند استحکام، سختی، انعطاف پذیری و قابلیت ماشین‌کاری، به طور مستقیم تحت تأثیر فرآیندهای حرارتی قرار می‌گیرند.

در این میان، نرمالیزه کردن و آنیل کردن دو روش عملیات حرارتی هستند و آشنایی با تفاوت نرمالیزه کردن با آنیل کاری به منظور بهبود خواص فولاد اهمیت دارد. این مقاله از سری مقالات نورد پارس به بررسی فرآیند نرمالیزه کردن فولاد، تفاوت های آن با آنیل کاری و کاربردهای هر یک می پردازد.

نرمالیزه کردن فولاد چیست؟

نرمالیزه کردن (Normalizing) یک فرآیند عملیات حرارتی است که با هدف بهبود ساختار دانه بندی و خواص مکانیکی فولاد انجام می‌شود. در این فرآیند، فولاد تا دمایی بالاتر از دمای آستنیته شدن (معمولاً 50 درجه سانتی‌گراد بالاتر از خط A3 در نمودار فازی آهن-کربن) گرم شده و سپس در هوای آزاد سرد می‌شود. هدف اصلی نرمالیزه کردن فولاد، ایجاد ساختاری یکنواخت و ریزدانه در فولاد و کاهش تنش‌های داخلی ناشی از فرآیندهای قبلی مانند نورد یا آهنگری است. مزایای نرمالیزه کردن شامل موارد زیر است:

• ریزدانه شدن ساختار: از مزایای نرمالیزه کردن، بهبود استحکام و سختی فولاد.
• کاهش تنشهای داخلی: دومین مزایای نرمالیزه کردن حذف تنش‌های ناشی از فرآیندهای تولید.
• بهبود قابلیت ماشین‌کاری: آماده سازی فولاد برای عملیات بعدی مانند سختکاری.

علاوه بر مزایا دارای محدودیت‌هایی است که عبارت‌اند از:

• قطعات حجیم: از محدودیت های نرمالیزه کردن فولاد سرعت سرد شدن نقاط مختلف قطعه متفاوت است که می‌تواند منجر به تنش‌های حرارتی شود.
• فولادهای آلیاژی: ممکن است ساختارهای غیرتعادلی مانند مارتنزیت تشکیل شود.

مراحل نرمالیزه کردن فولاد

در مبحث تفاوت نرمالیزه کردن و آنیل کاری می‌توان به مراحل فرایند هر کدام اشاره کرد. در ادامه مراحل نرماله کردن فولاد را بررسی می‌کنیم.

• گرمایش: در اولین مرحله نرمالیزه کردن فولاد تا دمای آستنیته شدن گرم می‌شود تا ساختار آستنیتی یکنواختی ایجاد شود.
• نگهداری در دمای بالا: فولاد برای مدت مشخصی در این دما نگهداری می‌شود تا اتم‌ها به طور کامل بازآرایی شوند.
• سرد کردن در هوا:مرحله سوم نرمالیزه کردن فولاد، در هوای آزاد سرد می‌شود تا ساختار ریزدانه و یکنواخت تشکیل شود.

تفاوت نرمالیزه کردن با آنیل کاری؛ آنیل کردن فولاد

آنیل کردن (Annealing) یک فرآیند حرارتی است که با هدف کاهش تنش‌های داخلی، افزایش شکل‌پذیری و بهبود خواص ماشین‌کاری فولاد انجام می‌شود. در این فرآیند، فولاد تا دمایی بالاتر از دمای تبلور مجدد گرم شده و سپس به آرامی در کوره سرد می‌شود. نرماله یا نرمالیزه کردن فولاد یک نوع عملیات حرارتی است که بر روی فولاد صورت می‌گیرد. هدف از انجام عملیات حرارتی، تغییر خصوصیات مکانیکی، شیمیایی و متالوژیکی فولاد است. با این کار، می‌توان فولاد را جهت مصرف، بهینه‌سازی کرد.

این مدل عملیات حرارتی از آن جهت مهم است که می‌تواند عیوب به‌جامانده از عملیات قبلی در داخل یا سطح قطعه را برطرف کند. بنابراین، با نرمالیزه کردن فولاد می‌توان باعث یکنواخت شدن بافت قطعات فولادی شد. ضمنا، نرماله کردن فولاد منجر به افزایش انعطاف‌پذیری و قابلیت ماشین‌کاری آن نیز می‌شود. در کارخانه‌های فولادی ایران که در شهرهای مختلفی تاسیس شده‌اند، عملیات نرمالیزه کردن فولاد صورت می‌گیرد.

مراحل آنیل کردن: 

• گرمایش: فولاد تا دمای مشخصی گرم می‌شود.
• نگهداری در دمای بالا: فولاد برای مدت زمان مشخصی در این دما نگهداری می‌شود.
• سرد کردن آهسته: فولاد به آرامی در کوره سرد می‌شود تا ساختار پایدار و یکنواخت تشکیل شود.

مزایای آنیل کردن: 

• افزایش شکل پذیری: بهبود قابلیت تغییر شکل فولاد.
• کاهش تنش های داخلی: حذف تنش‌های ناشی از فرآیندهای تولید.
• بهبود خواص ماشین کاری: آماده سازی فولاد برای عملیات بعدی.

تفاوت نرمالیزه کردن با آنیل کاری

بعد از آشنایی با فرایند نرمالیزه کردن فولاد و مزایای نرمالیزه کردن به بررسی تفاوت نرمالیزه کردن با انیل کاری می‌پردازیم.

دمای گرمایش: اولین تفاوت نرمالیزه کردن با آنیل کاری در دمای گرمایش است.

• نرمالیزه کردن: دمای گرمایش بالاتر از دمای آستنیته شدن (معمولاً 50 درجه سانتی‌گراد بالاتر از خط).
• آنیل کردن: دمای گرمایش پایین‌تر از نرمالیزه کردن (معمولاً بین 500 تا 700 درجه سانتی‌گراد).

سرعت سرد کردن:

• نرمالیزه کردن: سرد کردن در هوای آزاد با سرعت متوسط.
• آنیل کردن: سرد کردن آهسته و کنترل‌شده در کوره.

ساختار نهایی :

• نرمالیزه کردن: ساختار ریزدانه و یکنواخت با استحکام و سختی بالاتر.
• آنیل کردن: ساختار درشت دانه با شکل پذیری و چقرمگی بیشتر.

 کاربردها: 

• نرمالیزه کردن فولاد: مناسب برای فولادهای پرکربن و قطعاتی که نیاز به استحکام و سختی بالا دارند. کاربرد آن‌ها در صنعت خودروسازی برای تولید قطعات موتور و شاسی،  ساخت وساز و تولید میلگرد و تیرآهن و صنعت نفت و گاز جهت تولید لوله‌ها و اتصالات.
• آنیل کردن: مناسب برای فولادهای کم کربن و قطعاتی که نیاز به شکل پذیری و ماشین کاری دارند. کاربرد آن ها در صنعت الکترونیک برای تولید سیم‌ها و کابل‌ها، صنعت بسته‌بندی برای تولید فویل‌های آلومینیومی و صنعت خودروسازی برای تولید قطعات بدنه.

جمع‌بندی

نرمالیزه کردن فولاد و آنیل کاری آن دو فرآیند عملیات حرارتی هستند که هر یک با اهداف خاصی انجام می‌شوند. با بررسی تفاوت نرمالیزه کردن و آنیل کاری با مزایای هرکدام آشنا شدیم و دریافتیم که نرمالیزه کردن با ایجاد ساختار ریزدانه و یکنواخت، استحکام و سختی فولاد را افزایش می‌‎دهد؛ در حالی که آنیل کردن با کاهش تنش‌های داخلی و بهبود شکل‌پذیری، فولاد را برای عملیات بعدی آماده می‌کند. انتخاب بین این دو فرآیند به نوع فولاد، خواص مورد نظر و کاربرد نهایی قطعه بستگی دارد.

با درک تفاوت‌های این دو روش، می‌توان بهترین فرآیند را برای بهبود خواص فولاد انتخاب کرد. شرکت نوردپارس با تولید گرده های آلومینیومی و ورق های نازک نسبت به اکثر رقبا فقط در یک آلیاژ و با ابعاد محدودتری این محصولات را تولید می‌کند. عمده مصرف این محصول در صنایع تولید ظرف تفلون و نچسب ها و استیل می باشد. شرکت نوردپارس تنها تولید کننده ی ورق آلومینیومی تا عرض 180 سانتی‌متر است که از این نظر رتبه برتر را در کشور دارد. برای دریافت مشاوره می‌توانید با همکاران ما در نورد پارس در ارتباط باشید.