Qué es la normalización y cómo funciona
La normalización es un tratamiento térmico en el que el acero se calienta entre 30 y 50 grados por encima de su temperatura crítica superior, se mantiene el tiempo suficiente para que la estructura se vuelva completamente austenítica y luego se enfría con aire en calma, con aire forzado o con una pulverización controlada. El enfriamiento es más rápido que el recocido, que tiene lugar dentro del horno, y mucho más lento que el enfriamiento en agua, aceite o polímero. Esa velocidad de enfriamiento intermedia produce una estructura perlítica fina y uniforme con granos mucho más finos que los que quedan al fundir, forjar o laminar en caliente.
En las fábricas de tubos, el tratamiento normalmente se aplica después del conformado en caliente y se especifica ampliamente como el tratamiento térmico final para tubos de acero al carbono soldados y sin soldadura que sirven para tareas de construcción, ingeniería general y baja-temperatura. El mismo ciclo se utiliza en piezas forjadas, fundidas y secciones pesadas que luego serán mecanizadas o endurecidas.
Normalización de temperatura por tipo de acero
La temperatura de remojo sigue el contenido de carbono y las temperaturas críticas del grado:
| Tipo de acero | Gama de carbono | temperatura de remojo | Objetivo |
| Acero hipoeutectoide | Por debajo de aproximadamente 0,77 % C | Ac3 + 30–50 grados | Austenitización completa antes del enfriamiento por aire. |
| Acero hipereutectoide | Por encima de aproximadamente 0,77 % C | Acm + 30–50 grados | Disuelve los carburos de la red para que no puedan volver a-formarse como una película quebradiza. |
| Tuberías de acero de baja-aleación | 0.10–0.25 % C | Normalmente entre 900 y 940 grados | Refinamiento de granos y homogeneización química. |
| Tubo sin costura normalizado | Por grado | Según el estándar del producto | Cumplir con los valores especificados de tracción, rendimiento e impacto. |
Ac3 es la temperatura a la que el acero hipoeutectoide se vuelve completamente austenítico al calentarlo. Acm es la temperatura a la que la cementita se disuelve completamente en austenita en acero hipereutectoide. Los dos no son intercambiables y el uso del incorrecto es una causa frecuente de resultados deficientes.
Lo que se logra con la normalización en tuberías y componentes
Refina el tamaño del grano, aumentando al mismo tiempo la resistencia y la tenacidad.
Homogeneiza la estructura y la química, reduciendo la segregación de la fundición y las bandas del laminado.
Alivia la tensión residual que deja la fundición, el forjado, la soldadura y el trabajo en frío, lo que reduce el riesgo de distorsión durante el mecanizado posterior.
Establece un nivel de dureza que mecaniza limpiamente sin desgaste excesivo de la herramienta.
Rompe la estructura de Widmanstätten, la estructura de bandas y los carburos de red introducidos por el trabajo en caliente.
Prepara una estructura de grano fino y uniforme como punto de partida para el enfriamiento, lo que reduce la distorsión y proporciona una dureza más repetible.
Dónde encaja la normalización en el flujo de producción
El acero con bajo contenido de carbono-en estado recocido es rico-en ferrita y es blando; en una máquina CNC se rompe, produce virutas largas y fibrosas y deja un acabado deficiente. La normalización eleva ligeramente la dureza y refina el grano para que el material se astilla limpiamente. Las piezas de carbono medio-forjadas, laminadas o fundidas suelen llegar con estructura Widmanstätten, bandas o granos gruesos que provocan un mecanizado desigual y una dureza impredecible después del enfriamiento; un ciclo de normalización antes de terminar el mecanizado los elimina.
El acero con alto contenido de carbono-es propenso a formar redes de carburos que se forman a lo largo de los límites de los granos durante el enfriamiento lento. La normalización por encima de Acm disuelve esas redes, lo cual es esencial antes del recocido esferoidal y antes del enfriamiento. Para componentes estructurales con demandas de servicio moderadas, incluidos los tubos y tuberías de acero al carbono-de uso general, la normalización puede servir como tratamiento final: mejora la condición-laminada sin el costo, el tiempo de entrega y el riesgo de distorsión del enfriamiento y revenido.
Puntos a verificar en la inspección entrante
Temperatura de referencia incorrecta: Ac1 en lugar de Ac3 para el acero hipoeutectoide deja la ferrita sin transformar; Ac3 en lugar de Acm para el acero hipereutectoide deja intactas las redes de carburo.
Tiempo de retención insuficiente: el núcleo nunca se austeniza por completo, por lo que un núcleo grueso se asienta debajo de una superficie fina.
Enfriamiento desigual por apilamiento cercano o aire estancado, lo que produce una dureza repartida por toda la sección.
Material normalizado suministrado templado y revenido. Los rangos de dureza pueden superponerse, por lo que un registro del tratamiento térmico y, en las piezas críticas, un examen de la microestructura son controles fiables.
Enfriamiento directamente desde la condición-forjada sin una pasada de normalización, lo que provoca distorsión, agrietamiento y dureza desigual.
Preguntas frecuentes
P: ¿Cuál es la diferencia entre normalizar y recocer?
El recocido se enfría lentamente dentro del horno y produce la estructura más suave y dúctil con una tensión residual mínima. La normalización se enfría en el aire y produce una estructura más fina, dura y resistente. El recocido se adapta a la máxima suavidad para el conformado en frío; la normalización se adapta a una estructura equilibrada y uniforme.
P: ¿La normalización endurece el acero?
Sólo moderadamente. El acero normalizado es más duro que el acero recocido, pero mucho más blando que el acero templado, porque el aumento proviene de la perlita fina y no de la martensita.
P: ¿Qué aceros se pueden normalizar?
Los aceros al carbono y de baja-aleación responden mejor. Los aceros para herramientas muy aleados, los grados inoxidables y los metales no-ferrosos requieren ciclos diferentes, como el recocido por solución o el endurecimiento por envejecimiento.
P: ¿Cuánto tiempo dura un ciclo de normalización?
El tiempo de remojo depende del espesor de la sección, comúnmente de 30 a 60 minutos por cada 25 mm de espesor, más el tiempo de calentamiento y enfriamiento. El tiempo total del ciclo suele ser más corto que el del recocido porque el enfriamiento se produce en el aire, no en el horno.
P: ¿El acero normalizado es más fuerte que el acero recocido?
Sí. Del mismo grado, el acero normalizado muestra una mayor resistencia a la tracción y dureza gracias a granos más finos y láminas de perlita más finas, mientras que el acero recocido conserva una mayor ductilidad.
P: ¿Se debe normalizar la tubería antes del enfriamiento?
Es muy recomendable para materiales forjados, fundidos o muy trabajados. La pasada de normalización refina el grano y elimina defectos que de otro modo causarían distorsión, agrietamiento o dureza desigual durante el enfriamiento.
P: ¿Normalizar es lo mismo que normalizar y moderar?
No. La normalización por sí sola es aire enfriado desde la temperatura de austenitización. La normalización y el revenido agregan un paso de revenido controlado después para-afinar la resistencia y la resistencia al impacto, lo cual es común para el acero de recipientes a presión y las tuberías suministradas según los requisitos de ASTM A333 o API 5L.
