En este caso, tras la austenización, las piezas son extraídas del horno y se enfrían al aire, con lo cual el ritmo de enfriamiento es superior a la del recocido (Figura 1). Tal ritmo produce un enfriamiento en el material que, sin ser totalmente de inequilibrio, está fuera del equilibrio. A efectos del uso del diagrama Fe-Fe3C para la predicción de las estructuras resultantes, cabe decir que el enfriamiento de cuasi-equilibrio que impone el normalizado produce una ligera modificación de la ubicación de las líneas del diagrama, pero sin que las regiones del mismo, y las fases presentes, sufran cambio alguno. No obstante, aunque dicho diagrama puede emplearse, los ligeros desplazamientos que sufren sus líneas alteran las proporciones de las diferentes fases que aparecen, respecto a las que habría en caso de equilibrio estricto.
El normalizado, se utiliza para aumentar la resistencia de los aceros con respecto al estado recocido. La modificación de las líneas del diagrama produce que la cantidad de perlita formada sea mayor que en el caso del recocido, lo que implica una mayor cantidad de cementita (y una mayor dureza). Además, dado que en el normalizado la transformación eutectoide sufre un ligero retraso, produciéndose a una menor temperatura, el tamaño de grano de la perlita resultante es inferior (por supuesto, lo que se reduce es el tamaño de grano de la ferrita y de la cementita que constituyen la perlita), incrementándose también por este motivo la resistencia del acero.