U procesu normalizacije čelik se jednoliko zagrijava do temperature koja rezultira potpunom transformacijom u austenit. Čelik se drži na ovoj temperaturi dovoljno dugo da formira jednoliku strukturu u cijeloj svojoj masi. Zatim se ostavi da se jednolično ohladi na mirnom zraku. Hlađenje zrakom rezultira većom brzinom hlađenja u usporedbi s brzinom hlađenja u peći. Kao rezultat, vrijeme hlađenja za normalizaciju je znatno smanjeno u usporedbi s žarenjem.
Normalizirajuće jednoliko vrijeme zagrijavanja je obično 1 sat po 25 mm debljine izratka, ali ne manje od 2 sata pri ravnomjernoj temperaturi zagrijavanja. Kvaliteta izratka može imati značajan utjecaj na brzinu hlađenja, a time i na konačnu mikrostrukturu. Tanki obradaci se brže hlade i stoga su tvrđi nakon normalizacije nego deblji obradaci. Ovo je u suprotnosti sa slučajem žarenja, gdje su tanki i debeli obradaci jednako tvrdi nakon hlađenja u peći.
Niskougljični čelici obično ne zahtijevaju normalizaciju. Međutim, ako su ti čelici normalizirani, nema štetnih učinaka. Ako odljevci imaju jednaku debljinu stjenke i dimenzije poprečnog presjeka, obično se žare, a ne normaliziraju. Druge vrste odljevaka, posebno one sa složenim oblicima ili međusobno povezanim dijelovima tankih i debelih stijenki, sklone su visokim razinama zaostalih naprezanja i mogu imati koristi od normalizirajućeg tretmana. Mikrostruktura dobivena normalizacijom ovisi o sastavu odljevka i brzini hlađenja.
Normalizacija čelika obično se razmatra s toplinskog i mikrostrukturnog gledišta. S toplinske točke gledišta, proces normalizacije sastoji se od austenitizacije i kasnijeg relativno sporog hlađenja. Sa stajališta mikrostrukture, područje mikrostrukture koje sadrži oko 0,80% ugljika je perlit, dok je područje s niskim udjelom ugljika ferit.
Normalizacija se obično izvodi u bilo koju od sljedećih svrha.
Promjena i/ili pročišćavanje zrnate strukture i uklanjanje grube zrnate strukture dobivene tijekom prethodnih operacija strojne obrade (npr. valjanje, kovanje, itd.).
Modificirajte i poboljšajte strukturu dendrita odljevka i smanjite segregaciju homogeniziranjem mikrostrukture.
Stvara homogenu mikrostrukturu i postiže željenu mikrostrukturu i mehanička svojstva.
Poboljšajte obradivost mekog čelika
Poboljšava dimenzijsku stabilnost
Smanjuje trakavost
Poboljšava duktilnost i žilavost
Omogućuje konzistentniji odgovor kod kaljenja ili kaljenja.
Uklanja makrostrukture nastale nepravilnim kalupljenjem ili zavarivanjem
Finozrnati perlit je čvršći od krupnozrnatog perlita. Normalizacija daje tvrdoću i čvrstoću čeličnim izratcima. Osim toga, normalizacija pomaže u smanjenju unutarnjih naprezanja uzrokovanih operacijama kao što su kovanje, lijevanje, strojna obrada, oblikovanje ili zavarivanje. Normaliziranje također poboljšava ujednačenost mikrostrukture i odgovor na toplinske tretmane kao što je žarenje ili otvrdnjavanje, te povećava stabilnost davanjem "toplinske memorije" za naknadne procese niže temperature. Radni komadi koji zahtijevaju maksimalnu žilavost i radni komadi izloženi udarcima često se normaliziraju. Kada se normaliziraju veliki poprečni presjeci, oni se također temperiraju kako bi se dodatno smanjila naprezanja i čvršće kontrolirala mehanička svojstva.
Normalizacijom se uklanjaju unutarnja naprezanja, deformacije i poboljšavaju mehanička svojstva čelika, poput povećanja njegove žilavosti i obradivosti. Također se postiže bolja duktilnost bez utjecaja na tvrdoću i čvrstoću.
