Upute za laboratorijske vježbe

Vježba br. 10 – Normalizacija 1

Vježba 10

NORMALIZACIJA Normalizacija je toplinska obrada koja se izvodi zagrijavanjem čelika ili čeličnih ljevova na temperature 30-50°C iznad Ac3 odnosno Acm linija ovisno radi li se o podeutektoidnim ili nadeutektoidnim čelicima, koju, nakon potpunog izjednačavanja temperatura, slijedi sporo hlañenje do sobe temperature. Hlañenje se izvodi na mirnom zraku ili ako se proces zagrijavanja izvodi u vakuumskoj peći onda se hlañenje izvodi u struji dušika pritiska najviše 1 bar. Cilj normalizacije je dobiti jednako distribuirana fina istoosna feritno-perlitna zrna čime se poboljšava: dimenzionalna stabilnost, obradivost skidanjem čestica, duktilnost i homogenost mikrostrukture. Kako se mijenjaju mehanička svojstva ovisno o izvedenoj toplinskoj obradi može se, za čelik C45 E, vidjeti na slici 10.1.

Slika 10.1. Dijagram σ ε− za različite toplinske obrade izvedene na

čeliku C45E (Č 1531) [1]

Normalizacija se izvodi:

- kada treba usitniti zrna koja su pogrubila u mikrostrukturi kao rezultat zagrijavanja na visokim temperaturama, kao npr. kod postupka kovanja. Ovdje se izvodi radi postizanja boljih mehaničkih svojstava ili radi postizanja jednoličnijih svojstava, ako će se naknadno izvesti toplinska obrada kaljenja.

- kada treba eliminirati igličasti oblik ferita u mikrostrukturi koji nastaje sporim hlañenjem proizvoda nakon provedenih postupaka lijevanja ili zavarivanja.

- nakon obrade pojedenim postupcima deformiranja kao što su npr. duboko vučenje te hladno ili toplo valjanje. U tim slučajevima u mikrostrukturi su kristaliti izduženi što daje visoku anizotropnost koja se može eliminirati postupkom normalizacije.

- ako se želi faze koje su nastale nekom prethodnom toplinskom obradom vratiti u normalne faze po vrsti tj. u ferit i perlit odnosno u perlit i cementit.

Fizikalna osnova za izvoñenje normalizacije leži u činjenici da se prelaskom linija A3 odnosno A1 prilikom zagrijavanja postiže visoka Helmholtzova slobodna energija austenita, čime se on usitnjuje. Hlañenjem se ponovo prelaze linije A3 odnosno A1 pa sitno zrno austenita postaje još sitnije transformacijom u ferit, odnosno perlit.

Materijali 2

Vježba br. 10 – Normalizacija 2

Najutjecajniji parametri u postupku normalizacije su: brzina zagrijavanja, temperatura austenitizacije, trajanje držanja na temperaturi austenitizacije i brzina hlañenja. Treba zagrijavati proizvod što brže da se stvori što više klica kristalizacije ulaskom u austenitno područje, ali svakako dovoljno sporo da se izbjegnu toplinske napetosti. Temperatura austenitizacije treba biti što je moguće niža, jer bi previsoka temperatura rezultirala grubljim zrnom. Trajanje zagrijavanja treba biti što je moguće kraće da ne bi pogrubjelo zrno austenita. To znači da čim se postigne potpuna progrijanost proizvoda odmah treba početi hlañenje. Hlañenje treba izvesti što je moguće brže jer brže hlañenje rezultira sitnijim zrnom, s tim da u mikrosturkturi ne smije nastati martenzit niti u tragovima.

ZADATAK 1

Potrebno je procijeniti utjecaj pojedine toplinske obrade na duktilnost uzoraka koristeći tehnološki postupak ispitivanja žice previjanjem. Svaki od četiri uzorka u obliku žice promjera Ø 3 mm koji su izrañeni od opruženog čelika treba obraditi jednom od slijedećih toplinskih obrada:

- kaljenje u vodi, - kaljenje u ulju, - poboljšavanje, - normalizacija.

Peti uzorak treba ostaviti u izvornom stanju. Nakon toplinske obrade svaku žicu na ureñaju za previjanje previjati obostrano do loma. Rezultate ispitivanja upisati u tablicu 10.1 Tablica 10.1. Rezultati mjerenja ispitivanja previjanjem

Toplinska obrada

Broj previjanja do loma

Bez T.O.

Kaljenje u vodi

Kaljenje u ulju

Klasično poboljšavanje

Normalizacija

Ogovorite na slijedeća pitanja 1. Kako i zašto se izvodi normalizacija? 2. Koji su najutjecajniji parametri u postupku normalizacije? 3. Kako svaki od tih parametara utječe na uspješnost normalizacije? REFERENCE [1] http://www.industrialheating.com, pregledano 10.12.2011. [2] George E. Totten, Steel heat treatment: metallurgy and technologies, CRC Press, 2007. [3] Ivo Alfirević, Inženjerski priručnik IP4: Proizvodno strojarstvo, Školska knjiga d.d., Zagreb, 1998.