I normaliseringsprocessen opvarmes stål ensartet til en temperatur, der resulterer i fuldstændig omdannelse til austenit. Stålet holdes ved denne temperatur i et tilstrækkeligt tidsrum til at danne en ensartet struktur i hele sin masse. Det får derefter lov til at afkøle på en ensartet måde i stillestående luft. Luftkøling resulterer i en hurtigere afkølingshastighed sammenlignet med ovnens afkølingshastighed. Som følge heraf reduceres køletiden for normalisering kraftigt sammenlignet med udglødning.
Den normaliserende ensartede varmetid er normalt 1 time pr. 25 mm emnetykkelse, men ikke mindre end 2 timer ved den ensartede varmetemperatur. Kvaliteten af emnet kan have en væsentlig effekt på afkølingshastigheden og dermed på den endelige mikrostruktur. Tynde emner afkøles hurtigere og er derfor hårdere efter normalisering end tykkere emner. Dette er i modsætning til tilfældet med udglødning, hvor tynde og tykke emner er lige hårde efter ovnafkøling.
Stål med lavt kulstofindhold kræver normalt ikke normalisering. Men hvis disse stål normaliseres, er der ingen skadelige virkninger. Hvis støbegodset har ensartede godstykkelser og tværsnitsdimensioner, udglødes de sædvanligvis frem for normaliserede. Andre typer støbegods, især dem med komplekse former eller indbyrdes forbundne tynde og tykvæggede sektioner, er tilbøjelige til høje niveauer af restspændinger og kan drage fordel af en normaliserende behandling. Mikrostrukturen opnået ved normalisering afhænger af sammensætningen af støbningen og afkølingshastigheden.
Normalisering af stål betragtes normalt ud fra et termisk og mikrostrukturelt synspunkt. Fra et termisk synspunkt består normaliseringsprocessen af austenitisering og efterfølgende relativt langsom afkøling. Fra et mikrostruktursynspunkt er området med mikrostruktur, der indeholder ca. 0.80 % kulstof, perlit, mens det kulstoffattige område er ferrit.
Normalisering udføres typisk til et af følgende formål.
Ændring og/eller forfining af kornstrukturen og eliminering af den grove kornstruktur opnået under tidligere bearbejdningsoperationer (f.eks. valsning, smedning osv.).
Modificere og forbedre den støbte dendritstruktur og reducere segregation ved at homogenisere mikrostrukturen.
Fremstiller en homogen mikrostruktur og opnår den ønskede mikrostruktur og mekaniske egenskaber.
Forbedre bearbejdeligheden af blødt stål
Forbedrer dimensionsstabiliteten
Reducerer bånddannelse
Forbedrer duktilitet og sejhed
Giver en mere ensartet respons ved hærdning eller saghærdning.
Fjerner makrostrukturer skabt ved uregelmæssig støbning eller svejsning
Finkornet perlit er hårdere end grovkornet perlit. Normalisering giver hårdhed og styrke til stålemner. Derudover hjælper normalisering med at reducere indre spændinger forårsaget af operationer som smedning, støbning, bearbejdning, formning eller svejsning. Normalisering forbedrer også mikrostrukturel ensartethed og respons på varmebehandlinger, såsom udglødning eller hærdning, og forbedrer stabiliteten ved at bibringe en "termisk hukommelse" til efterfølgende lavere temperaturprocesser. Arbejdsstykker, der kræver maksimal sejhed, og emner, der udsættes for stød, normaliseres ofte. Når store tværsnit normaliseres, er de også hærdet for yderligere at reducere spændinger og mere stramt kontrollere mekaniske egenskaber.
Normalisering fjerner indre spændinger, belastninger og forbedrer stålets mekaniske egenskaber, såsom at øge dets sejhed og bearbejdelighed. Der opnås også bedre duktilitet uden at påvirke hårdhed og styrke.
