U procesu normalizacije, čelik se ravnomjerno zagrijava do temperature koja rezultira potpunom transformacijom u austenit. Čelik se drži na ovoj temperaturi dovoljno dugo da formira jednoličnu strukturu u cijeloj svojoj masi. Zatim se ostavi da se ohladi na ravnomjeran način na mirnom zraku. Zračno hlađenje rezultira bržom brzinom hlađenja u poređenju sa brzinom hlađenja peći. Kao rezultat toga, vrijeme hlađenja za normalizaciju je znatno smanjeno u odnosu na žarenje.
Ujednačeno vrijeme normalizacije topline je obično 1 sat po debljini obratka od 25 mm, ali ne manje od 2 sata pri ujednačenoj temperaturi topline. Kvalitet radnog komada može imati značajan uticaj na brzinu hlađenja, a time i na konačnu mikrostrukturu. Tanki radni komadi se brže hlade i stoga su tvrđi nakon normalizacije od debljih radnih komada. Ovo je u suprotnosti sa slučajem žarenja, gdje su tanki i debeli obradak jednako tvrdi nakon hlađenja peći.
Niskougljični čelici obično ne zahtijevaju normalizaciju. Međutim, ako se ovi čelici normaliziraju, nema štetnih učinaka. Ako odljevci imaju ujednačene debljine stijenki i dimenzije poprečnog presjeka, obično se žare, a ne normaliziraju. Druge vrste odlivaka, posebno one sa složenim oblicima ili međusobno povezanim profilima tankih i debelih zidova, skloni su visokim nivoima zaostalih naprezanja i mogu imati koristi od tretmana za normalizaciju. Mikrostruktura dobijena normalizacijom zavisi od sastava odlivaka i brzine hlađenja.
Normalizacija čelika se obično razmatra sa termičke i mikrostrukturne tačke gledišta. Sa termičke tačke gledišta, proces normalizacije se sastoji od austenitizacije i naknadnog relativno sporog hlađenja. Sa mikrostrukturne tačke gledišta, oblast mikrostrukture koja sadrži oko 0.80% ugljika je perlit, dok je niskougljična regija ferit.
Normalizacija se obično izvodi u bilo koju od sljedećih svrha.
Promjena i/ili rafiniranje strukture zrna i eliminacija grubo zrnaste strukture dobijene tokom prethodnih operacija obrade (npr. valjanje, kovanje, itd.).
Modificirati i poboljšati strukturu dendrita za livenje i smanjiti segregaciju homogenizacijom mikrostrukture.
Stvara homogenu mikrostrukturu i dobija željenu mikrostrukturu i mehanička svojstva.
Poboljšajte obradivost mekog čelika
Poboljšava stabilnost dimenzija
Smanjuje trake
Poboljšava duktilnost i žilavost
Pruža konzistentniji odgovor prilikom stvrdnjavanja ili stvrdnjavanja kućišta.
Uklanja makrostrukture nastale nepravilnim oblikovanjem ili zavarivanjem
Fino zrnati perlit je čvršći od krupnozrnog perlita. Normalizacija daje tvrdoću i čvrstoću čeličnim obradacima. Osim toga, normalizacija pomaže u smanjenju unutrašnjih naprezanja uzrokovanih operacijama kao što su kovanje, lijevanje, obrada, oblikovanje ili zavarivanje. Normalizacija također poboljšava ujednačenost mikrostrukture i odgovor na toplinske tretmane kao što su žarenje ili stvrdnjavanje, te poboljšava stabilnost davanjem "termalne memorije" za kasnije procese niže temperature. Radni predmeti koji zahtijevaju maksimalnu žilavost i radni komadi podvrgnuti udaru se često normaliziraju. Kada se veliki poprečni presjeci normaliziraju, oni se također popuštaju kako bi se dodatno smanjila naprezanja i čvršće kontrolirale mehaničke osobine.
Normalizacija uklanja unutarnja naprezanja, naprezanja i poboljšava mehanička svojstva čelika, kao što je povećanje njegove žilavosti i obradivosti. Takođe se postiže bolja duktilnost bez uticaja na tvrdoću i čvrstoću.
