Debido a que el material utilizado para cualquier proyecto tiene las propiedades mecánicas correctas para una aplicación específica, los procesos de tratamiento térmico a menudo se utilizan para alterar las propiedades mecánicas de los metales, siendo uno de los procesos de tratamiento térmico más comunes la 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 consigue después de que la pieza haya pasado por un proceso de endurecimiento térmico. Una llama de normalización 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 moldear, más fácil de mecanizar y reduce las tensiones residuales dentro del material que pueden provocar fallas inesperadas.
¿Cuál es la diferencia entre recocer y normalizar?
La normalización es muy similar al recocido en el sentido de que ambos implican calentar un metal hasta 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 el recocido y la 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. Las 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.
Proceso de normalización
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 crecimiento de granos
Durante el proceso de crecimiento del grano, los nuevos granos se desarrollan por completo. Este crecimiento se controla permitiendo que el material se enfríe a temperatura ambiente por contacto con el aire. El resultado de completar estas tres etapas es un material con mayor ductilidad y menor dureza. Las operaciones posteriores que pueden alterar aún más las propiedades mecánicas a veces se realizan después del proceso de normalización.
Detalles del proceso
Durante la normalización, el material se calienta a una temperatura aproximadamente igual a la temperatura de endurecimiento (800-920°C). A esta temperatura se forman nuevos granos de austenita. Los granos de austenita son mucho más pequeños que los granos de ferrita anteriores. Después del calentamiento y un breve remojo, los componentes pueden enfriarse libremente en el aire (gas). Durante el proceso de enfriamiento, se forman nuevos granos de ferrita y el tamaño del grano se refina aún más. En algunos casos, tanto el calentamiento como el enfriamiento se realizan bajo gas protector para evitar la oxidación y la descarburación.
¿Qué metales se pueden normalizar?
Se pueden normalizar muchos tipos de aleaciones, incluidas: aleaciones con base de hierro (acero para herramientas, acero al carbono, acero inoxidable y hierro fundido), aleaciones con base de níquel, cobre, latón y aluminio. Además, la normalización se utiliza principalmente para normalizar la estructura del acero al carbono y el acero de baja aleación después del forjado, laminado en caliente o 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
Después de la forja, el laminado en caliente o la fundición, la microestructura del acero suele ser heterogénea y consta de granos grandes y componentes estructurales no deseados, como la bainita y los carburos. Esta microestructura afecta negativamente las propiedades mecánicas del acero así como la maquinabilidad. Mediante la normalización, el acero puede obtener una estructura uniforme de grano más fino con propiedades y maquinabilidad predecibles.
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 durante su proceso de formación. 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.
