Bij het normalisatieproces wordt staal gelijkmatig verwarmd tot een temperatuur die resulteert in een volledige transformatie naar austeniet. Het staal wordt voldoende lang op deze temperatuur gehouden om door de hele massa een uniforme structuur te vormen. Vervolgens laat men het op een uniforme wijze afkoelen in stilstaande lucht. Luchtkoeling resulteert in een snellere afkoelsnelheid vergeleken met de afkoelsnelheid van de oven. Als gevolg hiervan wordt de koeltijd voor normaliseren aanzienlijk verkort vergeleken met gloeien.
De normaliserende uniforme verwarmingstijd bedraagt gewoonlijk 1 uur per werkstukdikte van 25 mm, maar niet minder dan 2 uur bij de uniforme verwarmingstemperatuur. De kwaliteit van het werkstuk kan een aanzienlijk effect hebben op de afkoelsnelheid en dus op de uiteindelijke microstructuur. Dunne werkstukken koelen sneller af en zijn daarom na normaliseren harder dan dikkere werkstukken. Dit is in tegenstelling tot het geval van gloeien, waarbij dunne en dikke werkstukken na afkoeling in de oven even hard zijn.
Staalsoorten met een laag koolstofgehalte hoeven normaal gesproken niet te worden genormaliseerd. Als deze staalsoorten echter worden genormaliseerd, zijn er geen schadelijke effecten. Als de gietstukken uniforme wanddiktes en dwarsdoorsnedeafmetingen hebben, worden ze meestal gegloeid in plaats van genormaliseerd. Andere soorten gietstukken, vooral die met complexe vormen of onderling verbonden dun- en dikwandige delen, zijn gevoelig voor hoge niveaus van restspanningen en kunnen baat hebben bij een normaliserende behandeling. De door normalisatie verkregen microstructuur hangt af van de samenstelling van het gietstuk en de afkoelsnelheid.
Het normaliseren van staalsoorten wordt gewoonlijk vanuit thermisch en microstructureel oogpunt bekeken. Vanuit thermisch oogpunt bestaat het normalisatieproces uit austenitisatie en daaropvolgende relatief langzame afkoeling. Vanuit het oogpunt van de microstructuur is het microstructuurgebied dat ongeveer 0,80% koolstof bevat, perliet, terwijl het koolstofarme gebied ferriet is.
Normalisatie wordt doorgaans uitgevoerd voor een van de volgende doeleinden.
Het wijzigen en/of verfijnen van de korrelstructuur en het elimineren van de grove korrelstructuur verkregen tijdens eerdere bewerkingen (bijv. walsen, smeden, enz.).
Wijzig en verbeter de structuur van de gietendendriet en verminder segregatie door de microstructuur te homogeniseren.
Produceert een homogene microstructuur en verkrijgt de gewenste microstructuur en mechanische eigenschappen.
Verbeter de bewerkbaarheid van zacht staal
Verbetert de maatvastheid
Vermindert bandvorming
Verbetert de taaiheid en taaiheid
Biedt een consistentere respons bij verharding of verharding.
Verwijdert macrostructuren die zijn ontstaan door onregelmatig gieten of lassen
Fijnkorrelig perliet is sterker dan grofkorrelig perliet. Normaliseren verleent hardheid en sterkte aan stalen werkstukken. Bovendien helpt normaliseren de interne spanningen te verminderen die worden veroorzaakt door bewerkingen zoals smeden, gieten, machinaal bewerken, vormen of lassen. Normaliseren verbetert ook de microstructurele uniformiteit en de reactie op warmtebehandelingen zoals gloeien of harden, en verbetert de stabiliteit door een "thermisch geheugen" te verlenen voor daaropvolgende processen bij lagere temperaturen. Werkstukken die maximale taaiheid vereisen en werkstukken die onderhevig zijn aan schokken, worden vaak genormaliseerd. Wanneer grote doorsneden worden genormaliseerd, worden ze ook getemperd om de spanningen verder te verminderen en de mechanische eigenschappen beter te controleren.
Normaliseren verwijdert interne spanningen en spanningen en verbetert de mechanische eigenschappen van het staal, zoals het vergroten van de taaiheid en bewerkbaarheid. Er wordt ook een betere ductiliteit verkregen zonder de hardheid en sterkte te beïnvloeden.
