Нормализация баз данных простыми словами. Для чего нужна нормализация?

Процесс нормализации — это последовательный процесс преобразования базы данных в эталонный формат, т.е. переход от одного канонического формата к другому. Этот процесс включает в себя изучение структуры данных, распределение информации по таблицам и минимизацию избыточности для повышения эффективности работы с базой данных.

Нормализация стали: технология процесса

Нормализация стали представляет собой технологическую процедуру, направленную на улучшение механических свойств стального сплава. Результаты нормализации зависят в значительной мере от процентного содержания углерода в исходном материале. Сталь, которая подверглась этому процессу, становится более твердой, но менее пластичной, что делает её подходящей для различных применений, где требуются высокие прочностные характеристики.

Одним из основных преимуществ нормализации стали является то, что она не требует длительного и медленного охлаждения в печи, что делает этот вид термообработки более экономичным по сравнению с процессом отжига. Именно поэтому нормализация стала широко популярна в промышленности. Этот процесс можно также использовать для коррекции структуры перегретой стали и горячедеформированных заготовок. Он позволяет эффективно устранять цементитные вкрапления, которые могут негативно влиять на прочность заэвтектоидной стали. Подробное изучение назначения и основных принципов нормализации стали можно найти в нашем специальном материале.

Цель нормализации стали

В ходе нормализации сталь нагревается до температуры, превышающей верхнюю критическую границу на 30-50 °C, а затем она охлаждается. Это не просто процесс термической обработки; скорее, он представляет собой специфическую разновидность отжига или закалки в зависимости от качественного состава сплава и размеров заготовок. Процесс нормализации позволяет добиться однородной микроструктуры с мелким размером зерна, что и делает его особенно ценным. Иногда нормализацию применяют в качестве альтернативы отжигу для низкоуглеродистых сплавов. В то же время для эвтектических сталей нормализация помогает освободить металл от центромерной решетки, что также положительно сказывается на свойствах материала.

Процесс нормализации имеет множество важных целей, среди которых можно выделить:

• Снижение внутренних напряжений, что способствует улучшению прочностных характеристик;
• Перекристаллизация крупного зерна в мелкое, что повышает однородность структуры;
• Доведение поковок или промежуточных заготовок, изготовленных методом пластической деформации, до необходимого состояния;
• Модификация свойств отливок, которые создаются с помощью заливки расплава в формы;
• Формирование новых характеристик у сварных швов, что улучшает их эксплуатационные качества.

Нормализация позволяет достигать различных и иногда даже противоположных целей. Этот вид термообработки может как увеличивать, так и уменьшать твердость или вязкость конечного продукта, а также изменять его прочностные характеристики. Итоговый результат определяется как термическими, так и механическими свойствами конкретного сплава.

После нормализации отливки приобретают гомогенизированную структуру, при этом остатков напряжений становится меньше, и металл становится более восприимчивым к термическому упрочнению. Это является особенно важным при обработке давлением, где наблюдается снижение количества зон и увеличение размера зерен микроструктуры.

Когда нормализация осуществляется в сочетании с закалкой, она позволяет исключить необходимость в упрочнении металла для предотвращения появления дефектов, что особенно актуально для изделий с резкими изменениями в размерах поперечного сечения.

Таким образом, достигаются следующие цели:

• Улучшение структуры металла перед закалкой, что, в свою очередь, повышает его эксплуатационные свойства;
• Увеличение обрабатываемости материала при резании;
• Избавление от вторичного цементита, что актуально для нормализации заэвтектоидной стали;
• Подготовка металла к финальной термообработке, что позволяет достичь необходимых технических характеристик.

Принципы нормализации стали

Нормализация стали обычно применяется как промежуточный этап в процессе улучшения структуры сплава. Этот метод может быть также использован на финальных этапах переработки, например, при производстве длинных изделий, таких как узкие стальные прутки для железнодорожных шпал, рельсовой кузовной продукции, а также стальных изделий с U-образным сечением, т.е. швеллеров.

В процессе нормализации сталь подготавливается путём нагрева до температуры, которая превышает критические значения на 30-50 °C, после чего следует выдержка и охлаждение. Этот процесс можно описать как последовательное нагревание, охлаждение и выдержку, в результате чего увеличивается однородность структуры самого металла.

Температура нагрева определяется исходя из типа сплава. Для сталей первого ренжа нормализация осуществляется в промежутке между температурами As1 и As3, в то время как остальные сорта требуют нагрева выше As3. К примеру, углеродистые металлы первого типа обладают одинаковой твердостью, поскольку равное количество углерода переходит в раствор, что даёт устойчивое количество аустенита. Как следствие, в их структуре остаются только мартенсит и цементит, где последний компонент вносит дополнительную износостойкость и твердость в готовый металл.

Когда сталь с повышенным содержанием углерода проходит процесс нормализации и достигает температуры выше As3, это может привести к увеличению внутренних напряжений. Попутно наблюдается рост доли аустенитных зерен, при этом температура мартенситного превращения снижается из-за увеличения содержания углерода. Эти изменения часто приводят к снижению как твердости, так и прочности материала.

Нагрев доэвтектоидного сплава выше основной величины As3 позволяет улучшить пластичность. Это объясняется тем, что в низкоуглеродистых сталях формируется мелкозернистый аустенит, который при снижении температуры переходит в мартенсит, обладающий мелкими кристаллическими формами. Если применять температуры в диапазоне As1-As3, может происходить образование ферритной структуры, что негативно сказывается на твердости после нормализации и механических свойствах после закалки.

Время выдержки является важным аспектом, влияющим на степень достижения гомогенизации. Рекомендованная нормальная продолжительность составляет примерно один час на каждые 25 мм толщины обрабатываемого металла.

Интенсивность охлаждения подбирается исходя из желаемого содержания перлита и габаритов плит. Увеличение интенсивности, как правило, способствует более высокому содержанию перлита и достижению меньшего расстояния между пластинами, а также уменьшению их толщины, что приводит к повышению твердости и прочностных характеристик металла. В случаях низкой интенсивности охлаждения сплав демонстрирует более низкие показатели прочности и твердости.

При нормализации стальных деталей, имеющих значительные различия в размерах поперечного сечения, необходимо правильно управлять термическими напряжениями во время нагрева и охлаждения, чтобы избежать деформации. В предпринимаемых процедурах перед основным этапом обработки температура металла может повышаться в соляной ванне.

По достижении нижней критической точки заготовки часто подвергаются быстрому охлаждению, которое осуществляется путем погружения в масло или воду.

После завершения нормализации структура стали претерпевает изменения: внутренние напряжения снимаются, и запускается процесс рекристаллизации, что ведет к уменьшению размера зерна на микроуровне.

Нормализация баз данных простыми словами

Приветствую всех посетителей Info-Comp.ru! В данном материале мы обсудим процесс нормализации баз данных, разберемся в его сути, узнаем, что такое нормальные форматы баз данных и обсуждим необходимость нормализации базы данных в целом.

Постоянные читатели нашего сайта уже осведомлены о том, что я регулярно публикую различные материалы, касающиеся языков SQL и систем управления базами данных. Однако на данный момент в нашем арсенале отсутствуют статьи, посвященные теории баз данных. Поэтому я решил заполнить этот пробел и начать серию материалов о теории работы с базами данных.

Я начну с объяснения процесса нормализации баз данных. В этом материале мы рассмотрим нормализацию в общем контексте, поймем, зачем необходимо нормализовать базу данных, что такое нормальный формат базы данных и обсудим, что представляют собой нормальные форматы. В следующих материалах я планирую подробно объяснить каждый из канонических форматов и предоставить примеры их применения.

Реляционная база данных

В общем смысле под базой данных понимается любой набор информации, который может быть найден и использован, но в контексте SQL мы говорим именно о реляционных базах данных и о том, что они собой представляют.

Реляционная база данных состоит из организованной информации, связанной определенными отношениями между различными сущностями.

Логически такая база данных представляется в форме таблиц, каждая из которых содержит информацию о какой-либо конкретной сущности, что позволяет легко манипулировать данными и извлекать из них нужную информацию.

Внимание! Если вас интересует SQL, я рекомендую ознакомиться с моим онлайн-курсом «Основы SQL», который охватывает изучение SQL как стандарта, что позволяет работать с любой системой управления базами данных. Курс включает большое количество практических работ: онлайн-тесты, самостоятельные задания и многое другое.

Нормализация баз данных

В реляционных базах данных существует понятие «нормализации».

Нормализация — это процесс, направленный на устранение избыточных данных внутри базы данных.

Нормализация может рассматриваться также с точки зрения проектирования баз данных. В этой связи можно сформулировать следующую дефиницию:

Нормализация — это метод проектирования базы данных, который минимизирует избыточность хранения данных.

Избыточность данных зачастую устраняется путем деления существующих отношений (таблиц) на несколько более специализированных таблиц, что улучшает структуру данных и позволяет легче управлять ими.

Зачем нормализовать базу данных?

Вы можете задаться вопросом, зачем вообще нормализовать базу данных, и какова важность борьбы с избыточностью.

Дело в том, что избыточность данных служит причиной возникновения различных аномалий, ухудшает производительность работы с базой данных и делает процесс управления данными менее гибким и удобным. Следует отметить, что нормализация является необходимым шагом для:

• Устранения аномалий, возникающих в процессе работы с дублирующимися данными;
• Повышения эффективности и быстродействия обработки данных;
• Улучшения удобства управления данными и облегчения их интеграции.

Далее мы рассмотрим саму проблему избыточности данных и определим, что именно представляет собой избыточность в контексте баз данных.

Под избыточностью данных мы понимаем ситуацию, когда одни и те же данные хранятся в нескольких местах в базе данных, что приводит к возникновению аномалий.

В данном случае требуется целенаправленно добавлять, изменять или удалять дублирующиеся данные, что увеличивает риск ошибки. Например, если какая-то операция не проходит в одном месте, это приводит к расхождению информации, когда некоторые данные могут находиться в несоответствии с данными в другом месте базы.

Рассмотрим пример. Представим, что у нас есть таблица с информацией о предметах мебели, которая содержит следующие столбцы: название предмета и материал, из которого он изготовлен.

Теперь предположим, что нам необходимо поправить описание материала и записать «натуральное дерево» вместо «массив дерева». В этом случае нам придется внести изменения в несколько строк, поскольку у нас имеется два предмета, изготовленных из массива дерева: стол и шкаф.

Представьте, что по какой-либо причине мы изменили только одну строку, и в итоге у нас в таблице будет наблюдаться как «массив дерева», так и «натуральное дерево».