Normalleştirme ısıl işlemi, demirli malzemelere uygulanan bir işlemdir. Normalleştirme ısıl işleminin amacı, mikroyapı' yı rafine ederek malzemenin mekanik özelliklerini geliştirmektir. Bu işlemde malzeme dönüşüm aralığının üzerinde östenit fazına ısıtılmaktadır ve ardından oda sıcaklığında durgun havada soğutulmaktadır. Normalleştirici ısıl işlem, yapısal düzensizlikleri dengelemektedir ve malzemeyi daha fazla çalışma için yumuşak hale getirmektedir. Dövme, bükme, çekiçleme gibi soğuk işleme işlemleri malzemeleri sertleştirmektedir ve daha az sünek hale getirmektedir.  Normalize edici ısıl işlem, bu malzemenin sünekliğini ve yumuşaklığını yeniden kazandırmaktadır. Bu işlem aynı zamanda, istenen sertleşmeye tepkiyi iyileştirmek için herhangi bir sonraki yüzey sertleştirmeden önceki gibi kullanılmaktadır.

Normalleştirme, bir malzemenin önceden belirlenmiş yüksek bir sıcaklığa ısıtıldığı, bu sıcaklıkta belirli bir süre (genellikle 10-20 dakika) tutulduğu sonra oda sıcaklığına ulaşması için havada serbestçe soğumaya bırakıldığı bir ısıl işlem olarak tanımlanmaktadır.

Hangi malzemeler normalleştirilebilir?

1. Demir bazlı alaşımlar ( takım çeliği , karbon çeliği , paslanmaz çelik ve dökme demir)
2. Nikel bazlı alaşımlar
3. Bakır
4. Pirinç
5. Alüminyum

Düşük karbonlu çelikler tipik olarak normalleştirme gerektirmez. Ancak bu çelikler normalleştirilirse hiçbir zararlı etki ortaya çıkmamaktadır. Nispeten üniform duvar kalınlığına ve kesit boyutlarına sahip dökümler, normalize edilmek yerine genellikle tavlanmaktadır. Diğer dökümler, özellikle karmaşık bir şekle sahip olanlar veya birbirine bağlı kalın ve ince bölümlere sahip olanlar ve bu nedenle yüksek düzeyde artık gerilmelere eğilimli olanlar normalleştirmeden yararlanmaktadır. Normalleştirme ile elde edilen mikroyapı, dökümlerin bileşimine (sertleşebilirliğini belirleyen) ve soğutma hızına bağlıdır.