I normaliseringsprosessen blir stål jevnt oppvarmet til en temperatur som resulterer i fullstendig transformasjon til austenitt. Stålet holdes ved denne temperaturen i tilstrekkelig tid til å danne en jevn struktur gjennom hele massen. Den får deretter avkjøles på en jevn måte i stillestående luft. Luftkjøling resulterer i en raskere kjølehastighet sammenlignet med ovnens kjølehastighet. Som et resultat blir kjøletiden for normalisering sterkt redusert sammenlignet med gløding.
Normaliserende jevn varmetid er vanligvis 1 time per 25 mm arbeidsstykketykkelse, men ikke mindre enn 2 timer ved jevn varmetemperatur. Kvaliteten på arbeidsstykket kan ha en betydelig effekt på kjølehastigheten og dermed på den endelige mikrostrukturen. Tynne arbeidsstykker avkjøles raskere og er derfor hardere etter normalisering enn tykkere arbeidsstykker. Dette er i motsetning til tilfellet med gløding, hvor tynne og tykke arbeidsstykker er like harde etter ovnsavkjøling.
Lavkarbonstål krever normalt ikke normalisering. Men hvis disse stålene normaliseres, er det ingen skadelige effekter. Dersom støpegodsene har ensartede veggtykkelser og tverrsnittsdimensjoner, blir de vanligvis glødet fremfor normalisert. Andre typer støpegods, spesielt de med komplekse former eller sammenkoblede tynne og tykke vegger, er utsatt for høye nivåer av restspenninger og kan dra nytte av en normaliserende behandling. Mikrostrukturen oppnådd ved normalisering avhenger av sammensetningen av støpegodset og kjølehastigheten.
Normalisering av stål vurderes vanligvis fra et termisk og mikrostrukturelt synspunkt. Fra et termisk synspunkt består normaliseringsprosessen av austenitisering og påfølgende relativt langsom avkjøling. Fra et mikrostruktursynspunkt er området med mikrostruktur som inneholder omtrent 0.80 % karbon perlitt, mens lavkarbonområdet er ferritt.
Normalisering utføres vanligvis for ett av følgende formål.
Endring og/eller foredling av kornstrukturen og eliminering av grovkornstrukturen oppnådd under tidligere maskineringsoperasjoner (f.eks. valsing, smiing, etc.).
Modifiser og forbedre støpedendritstrukturen og reduser segregering ved å homogenisere mikrostrukturen.
Produserer en homogen mikrostruktur og oppnår ønsket mikrostruktur og mekaniske egenskaper.
Forbedre bearbeidbarheten til bløtt stål
Forbedrer dimensjonsstabiliteten
Reduserer bånddannelse
Forbedrer duktilitet og seighet
Gir en mer konsistent respons ved herding eller kappeherding.
Fjerner makrostrukturer skapt ved uregelmessig støping eller sveising
Finkornet perlitt er tøffere enn grovkornet perlitt. Normalisering gir hardhet og styrke til stålarbeidsstykker. I tillegg bidrar normalisering til å redusere indre spenninger forårsaket av operasjoner som smiing, støping, maskinering, forming eller sveising. Normalisering forbedrer også mikrostrukturell ensartethet og respons på varmebehandlinger som utglødning eller herding, og forbedrer stabiliteten ved å gi et "termisk minne" for påfølgende prosesser med lavere temperatur. Arbeidsstykker som krever maksimal seighet og arbeidsstykker som utsettes for slag blir ofte normalisert. Når store tverrsnitt normaliseres, tempereres de også for å redusere spenninger ytterligere og kontrollere mekaniske egenskaper tettere.
Normalisering fjerner indre spenninger, tøyninger og forbedrer de mekaniske egenskapene til stålet, som å øke dets seighet og bearbeidbarhet. Bedre duktilitet oppnås også uten å påvirke hardhet og styrke.
