برای تولید و تغییر ویژگی‌های مکانیکی و فیزیکی فولاد و انواع مقاطع فولادی از فرایندهای مختلفی استفاده می‌کنند. یکی از عملیات حرارتی که بر ساختار ماده تاثیر می‌گذارد، فرایند نرماله کردن می‌باشد.
فهرست مطالب
یکی از موارد مهم در مورد ساختار مواد به کار برده شده در پروژه‌های ساختمانی این است که دارای خصوصیات مکانیکی صحیح برای کاربری‌های مختلف باشد، همچنین برای استفاده در المان‌های متفاوت دارای شکل پذیری بهتری باشند تا در روند اجرا مشکلی به وجود نیاید. فرآیندهای عملیات حرارتی اغلب برای تغییر خصوصیات مکانیکی یک فلز استفاده می‌شود. از رایج ترین فرآیندهای عملیات حرارتی نرماله کردن است.
در ادامه کاربرد این روش و استفاده از آن در تولید میلگرد و آهن آلات گفته خواهد شد. این فرآیند در مرحله خنک سازی مواد با بقیه روش‌ها تفاوت اساسی دارد.
نرمالیزه چیست؟
نرماله کردن عملیاتی حرارتی است، پس از اینکه فلز تحت فرآیندهای سخت شدن حرارتی یا مکانیکی قرار گرفت، برای شکل پذیری و سختی بیشتر به کار برده می‌شود. در عملیات نرمالیزه کردن ابتدا ماده را در دمای بالا گرم می‌کنند سپس بعد از گرم شدن در دمای محیط قرار می‌دهند تا خنک شود.
این گرمایش و خنک شدن آهسته، ریز ساختار فلز را تغییر می‌دهد که در نتیجه سختی آن را کاهش داده و شکل پذیری آن را افزایش می‌دهد.
بخوانید: ساخت میلگرد | آشنایی جامع با فرآیند تولید میلگرد
دلیل استفاده از عملیات نرماله کردن
همان طور که گفته شد این عملیات حرارتی برای افزایش شکل پذیری و کاهش سختی انجام می‌گیرد و به طور کلی می‌توان گفت هیچ جایگزین دیگری ندارد زیرا بقیه فرآیندها موجب افزایش سختی و کاهش شکل پذیری می‌شود.
نرماله کردن باعث می‌شود ساختارهای ریز به ساختارهای شکل پذیرتری تبدیل شوند. این امر به دلیل اینکه باعث شکل پذیری، پردازش بیشتر فلز و کاهش تنش‌های باقی مانده در مواد می‌شود، بسیار مهم است. تنش‌های موجود می‌تواند منجر به خرابی غیر منتظره شود.
عملیات آنیل و نرماله کردن
نرماله کردن و آنیل هر دو روش عملیات حرارتی هستند که خصوصیات ماده را تغییر می‌دهند. هر دو فرآیند شامل حرارت دادن فولاد و سایر فلزات به دمای بالا حتی بالاتر از دمای تبلور مجدد آن است. همچنین در هر دو فلز اجازه می‌یابد تا به آرامی سرد شود. تفاوت بین دو روش عملیات حرارتی در روند خنک کردن آنها است.
در فرآیند آنیل، فلز با سرعت کنترل شده در کوره خنک می‌شود؛ اما در نرمالیزه کردن ماده در دمای محیط به آرامی خنک می‌شود و این کار به سادگی با قرار دادن در معرض هوا انجام می‌گیرد. فلز در فرآیند نرمالیزه کردن سریع‌تر خنک می‌شود، با توجه به کوتاه‌تر بودن دوره خنک شدن هزینه روش نرمال سازی کمتر از آنیل است.
مراحل انجام فرآیند نرماله کردن
این فرآیند در سه مرحله انجام می‌شود که به ترتیب ابتدا مرحله بهبود بازیابی است که طی آن دمای ماده به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد. معمولا از کوره یا سایر منابع حرارتی برای این امر استفاده می‌شود. سپس در مرحله تبلور مجدد فلز تا دمای بین تبلور مجدد و دمای ذوب گرم می‌شود و دانه‌های جدیدی ساخته می‌شوند که تحت تاثیر فشارهای قبلی قرار نمی‌گیرد. در مرحله سوم و آخر دانه‌های جدید کاملا رشد می‌کنند، فرآیند خنک سازی منجر به ایجاد ماده‌ای می‌شود که از یک طرف سختی کمتری دارد اما از طرف دیگر قابل انعطاف است.
نرماله کردن در صنعت به طور گسترده به کار برده می‌شود و به استفاده از آن در صنعت خودروسازی و انرژی هسته‌ای می‌توان اشاره کرد. از نرماله کردن برای شکننده شدن کربن فولاد پس از نورد سرد استفاده می‌شود.
یک فلز برای نورمالیزه شدن باید پذیرای این فرآیند باشد به این معنی که بتوان ریز ساختار آن را با عملیات حرارتی تغییر داد. اکثر آلیاژها می‌توانند نرماله شوند مانند آلیاژهای آهن، فولاد ضد زنگ، چدن، آلیاژهای بر پایه نیکل، مس، برنج و آلومینیوم.
نرماله کردن در فلزات تهیه شده به روش ترمکس یک فرآیند عملیات حرارتی می‌باشد که برای انعطاف پذیری و سختی بیشتر فولاد استفاده می‌شود.
تولید میلگرد به روش ترمکس
یکی از روش‌های تولید میلگرد روش ترمکس است که جهت ساخت میلگرد با مقاومت و استحکام بالا به کار برده می‌شود. میلگرد طی انجام این فرآیند تغییری در ترکیبات شیمیایی آن به وجود نمی‌آید بلکه با حفظ ساختار ماده مقاومت آن بیش از پیش می‌شود.
روش ترمکس به این صورت است که بعد از خروج میلگرد از نورد گرم وارد مرحله سردسازی می‌شود و از طریق پاشش آب سرد جسم خنک می‌گردد. در نهایت در طی این فرآیند میلگرد به فلز با لایه بیرونی سخت و لایه درونی نیمه سخت تبدیل می‌شود.
اگر میلگرد از شمش فولادی ساخته شود به دلیل کیفیت پایینی که دارد از طریق روش ترمکس به مقاومت لازم می‌رسد. از این میلگرد به هیچ وجه در مناطق زلزله خیز استفاده نمی‌شود.
بخوانید: روش ترمکس برای تولید میلگرد | مشخصات، مزایا و هر آنچه باید بدانید
بنابراین عملیات حرارتی نرماله (Normalizing) بر مصالح و مواد آهنی اعمال می‌شود که هدف از آن افزایش خصوصیات مکانیکی با تصفیه ریز ساختارها می‌باشد. فلز تا حد آستنیت، بالاتر از حد تحول گرم شده و به مدت 1 تا 2 ساعت نگهداری می‌شود، سپس در دمای اتاق برای خنک شدن قرار داده می‌شود. این فرآیند مصالح را برای کار نرم‌تر می‌کند.
حلالیت کربن در آهن در فاز آستنیت بیشتر می‌باشد. با افزایش درصد محتوای کربن، فولاد سخت‌تر و شکل پذیری آن کمتر است. فولادهای کم کربن معمولا نیازی به نرمال سازی ندارند و فقط در صورت نیاز نرمالیزه می‌شوند.
در نرماله کردن، کربن فولاد را تا دمای 55 درجه سانتی گراد (131 درجه فارنهایت) گرم می‌کنند، این فرآیند ساختاری یکنواخت‌تر تولید می‌کند. ضخامت فولاد می‌تواند تاثیر قابل توجهی در مدت زمان خنک شدن داشته باشد. قطعات ضخیم‌تر، کندتر سرد می‌شوند و پس از عملیات نرمالیزه نسبت به قطعات نازک‌تر، شکل پذیرتر خواهند بود.
تمام این عملیات جهت افزایش کیفیت مصالح و در نتیجه بهبود سازه‌های اجرا شده انجام می‌گیرد. همان طور که پیشتر گفته شد اندازه و ابعاد قطعه مصرفی در روند انجام و مدت زمان سرد شدن تاثیر گذار است. همچنین در استحکام کششی آهن نیز موثر خواهد بود.
جمع بندی
نرماله کردن یعنی گرم کردن فلز تا دمای بالا و به دنبال آن خنک شدن آهسته تا دمای اتاق است. این فرآیند هنگامی انجام می‌گیرد که از طریق فرآیند دیگری امکان افزایش شکل پذیری و کاهش سختی ممکن نباشد. این فرآیند باعث افزایش سختی قطعات فولادی می‌شود و از این جهت بسیار مورد استقبال تولیدکنندگان قرار گرفته است. نرمالیزه ریز ساختار ماده را به ساختاری شکل پذیرتر تبدیل می‌کند که موجب کاهش تنش پسماند درون ماده می‌شود.
از روش نرماله کردن علاوه بر فولاد در صنایع و متریال‌های دیگر نیز می‌توان استفاده کرد که در طول مقاله راجب آن بحث شد و تفاوت آن با روش عملیات حرارتی ترمکس و آنیل مقایسه شد.
برای خرید و اطلاع از قیمت آهن آلات به وبسایت عصرآهن مراجعه کنید، همچنین می‌توانید از طریق شماره تماس ۰۴۱۳۳۲۵۰۲۸۰ با مشاورین ما در تماس باشید تا خریدی مناسب و مقرون به صرفه را تجربه کنید.
