Скидка на подшипники из наличия!
Новое поступление товара в 2026 году!
Отжиг или нормализация — два близких, но не тождественных вида термической обработки, которые чаще всего сравнивают при подготовке проката, поковок и отливок к механической обработке и к последующей закалке. Оба процесса начинаются с нагрева стали выше критических точек и последующей выдержки, а принципиальная разница закладывается на этапе охлаждения: при отжиге деталь остывает вместе с печью, при нормализации — на спокойном воздухе. Именно скорость охлаждения определяет итоговую структуру, твёрдость и обрабатываемость металла.
Ниже разобрано, чем отличается отжиг от нормализации стали: как каждый процесс влияет на структуру и механические свойства, в каких случаях выше твёрдость, где лучше обрабатываемость резанием и как выбрать операцию под конкретную марку и содержание углерода. Термины и определения приведены по действующей редакции межгосударственного стандарта на термическую обработку ГОСТ 33439-2015 действующий.
Обе операции относятся к термической обработке, изменяющей структуру и свойства стали за счёт нагрева, выдержки и последующего охлаждения с заданной скоростью. Различие между ними — только в характере охлаждения из аустенитного состояния, но именно оно даёт разные конечные структуры.
Отжиг — нагрев стали выше критической точки, выдержка и медленное охлаждение вместе с печью для получения структуры, близкой к равновесной. Полный отжиг доэвтектоидных сталей ведут с нагревом выше точки Ac3, обеспечивая полную перекристаллизацию (измельчение зерна) и последующий медленный распад аустенита в феррито-перлитную смесь. Результат — минимальная твёрдость, максимальная пластичность, снятие внутренних напряжений.
Отжиг объединяет группу режимов. К отжигу первого рода (без фазовой перекристаллизации) относят диффузионный (гомогенизирующий), рекристаллизационный и отжиг для снятия напряжений. К отжигу второго рода (с фазовой перекристаллизацией) — полный, неполный, изотермический и сфероидизирующий отжиг. Нормализацию классифицируют как разновидность отжига второго рода, выделяемую по способу охлаждения.
Нормализация — нагрев стали выше верхней критической точки (доэвтектоидной — выше Ac3, заэвтектоидной — выше Acm), выдержка до полной перекристаллизации и охлаждение на спокойном воздухе. Ускоренное по сравнению с печным охлаждение измельчает зерно, повышает дисперсность феррито-цементитной структуры и снимает наклёп, полученный при ковке, прокатке или литье. Нормализацию применяют как подготовительную операцию перед резанием и закалкой, а нередко и как окончательную термообработку конструкционных деталей.
Нагрев и выдержка у отжига и нормализации совпадают по смыслу — задача одинакова: перевести сталь в однородное аустенитное состояние. Расходятся процессы на охлаждении, и это единственное принципиальное различие, из которого вытекают все остальные.
Отжиг охлаждает металл вместе с печью — медленно и управляемо; нормализация охлаждает на спокойном воздухе — быстрее и без специального оборудования.
Чем выше скорость охлаждения, тем при большем переохлаждении распадается аустенит, и тем дисперснее получается феррито-цементитная структура. При печном охлаждении распад идёт вблизи равновесия и даёт грубую феррито-перлитную смесь; при охлаждении на воздухе переохлаждение больше, зерно мельче, а перлит — тоньше (сорбитообразный). Отсюда — более высокая твёрдость и прочность нормализованной стали при прочих равных.
T = Ac3 + (30…50) °C
Acm
Ac1 + (30…50) °C
Ac3 = 820 °C
820 + (30…50) = 850…870 °C
Итоговая структура зависит и от вида обработки, и от содержания углерода. У низкоуглеродистой стали разница между отжигом и нормализацией по структуре минимальна; у средне- и высокоуглеродистой — заметна.
Различие перлитных структур по дисперсности носит условно-непрерывный характер: с ростом переохлаждения одна и та же феррито-цементитная смесь становится всё более мелкой и обозначается как перлит, сорбит, троостит. Ключевой количественный признак — межпластиночное расстояние; с его уменьшением дисперсность и твёрдость растут.
Значения межпластиночного расстояния и твёрдости зависят от химического состава и режима и приведены как ориентировочные справочные. Граница между перлитом, сорбитом и трооститом условна — это степени дисперсности одной и той же феррито-цементитной смеси.
Дополнительный эффект нормализации — измельчение и выравнивание зерна. Она устраняет крупнозернистую (в том числе видманштеттову) структуру перегретого литья и проката, восстанавливая мелкозернистое однородное строение, что важно для стабильности механических свойств.
По твёрдости и прочности отжиг и нормализация закономерно расходятся: более быстрое охлаждение на воздухе даёт более дисперсную структуру, а значит — более высокие показатели.
При прочих равных нормализованная сталь прочнее и твёрже отожжённой, а отожжённая — мягче и пластичнее.
Для доэвтектоидных конструкционных сталей рост прочности и твёрдости после нормализации по сравнению с отжигом относительно невелик и объясняется измельчением структурных составляющих. У высокоуглеродистых сталей разрыв больше: ускоренное охлаждение может дать заметно более твёрдую и хуже обрабатываемую структуру, поэтому для них чаще предпочитают отжиг.
Обрабатываемость резанием — один из главных практических критериев выбора между отжигом и нормализацией. Она немонотонно зависит от твёрдости: слишком мягкая структура с большой долей феррита «мажет», даёт нарост на инструменте и рваную поверхность; слишком твёрдая — ускоряет износ инструмента. Оптимум лежит в промежуточной области, и достигается он для разных сталей разными операциями.
Здесь нормализация обычно предпочтительнее отжига. Небольшое повышение твёрдости и измельчение зерна улучшают дробление стружки, снижают склонность к образованию нароста и дают более чистую обработанную поверхность. Отожжённая низкоуглеродистая сталь из-за избытка мягкого феррита нередко обрабатывается хуже нормализованной.
Для них лучшую обрабатываемость даёт не нормализация, а сфероидизирующий (неполный) отжиг: структура зернистого перлита с равномерно распределёнными мелкими карбидами обладает меньшей истирающей способностью и пониженной твёрдостью. Нормализация таких сталей, напротив, повышает дисперсность и твёрдость и ухудшает резание, поэтому для высокоуглеродистого инструмента её как подготовку под обработку обычно не используют.
Выбор операции определяется содержанием углерода и легированием, требуемой конечной структурой и тем, промежуточная это обработка или окончательная.
Нагрев и выдержка у них по смыслу одинаковы. Разница — в охлаждении: при отжиге деталь остывает вместе с печью (медленно), при нормализации — на спокойном воздухе (быстрее). Из-за этого нормализованная сталь имеет более мелкое зерно, более дисперсную структуру и более высокую твёрдость и прочность, а отожжённая — мягче и пластичнее.
При прочих равных твёрже и прочнее сталь после нормализации, поскольку ускоренное охлаждение на воздухе даёт более дисперсную феррито-цементитную структуру. Наибольшая разница проявляется у средне- и высокоуглеродистых сталей.
После отжига — близкая к равновесной феррито-перлитная смесь с относительно крупным зерном. После нормализации — та же смесь, но мельче и дисперснее; у средне- и высокоуглеродистых сталей перлит становится сорбитообразным. У низкоуглеродистой стали структуры после обоих процессов практически совпадают.
Для низко- и среднеуглеродистых сталей обычно нормализацию: она улучшает дробление стружки и чистоту поверхности. Для высокоуглеродистых и инструментальных сталей — сфероидизирующий отжиг, дающий мягкий зернистый перлит с равномерными карбидами.
Для низко- и среднеуглеродистых конструкционных сталей нормализация нередко полностью заменяет полный отжиг как более быстрая и менее энергоёмкая операция. Для высокоуглеродистых и высоколегированных сталей такая замена, как правило, нежелательна.
Доэвтектоидные стали под полный отжиг и нормализацию нагревают выше точки Ac3 на 30–50 °C. Заэвтектоидные стали под нормализацию нагревают выше Acm, а под неполный (сфероидизирующий) отжиг — выше Ac1 на 30–50 °C. Конкретные значения критических точек берут из справочных данных по марке.
Чтобы измельчить и выровнять зерно, снять наклёп после ковки, прокатки или литья, исправить крупнозернистую структуру перегрева и подготовить сталь к резанию или закалке. Для ряда конструкционных деталей нормализация служит и окончательной термообработкой.
Да, оба процесса снижают внутренние напряжения. Отжиг снимает их наиболее полно за счёт медленного охлаждения; после нормализации остаточные напряжения обычно невелики, при необходимости их дополнительно снижают отпуском.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.