Noções básicas sobre têmpera - Princípios e aplicações

O aço temperado é duro e frágil. Para melhorar as suas propriedades plásticas e aliviar as tensões internas, é feito o temperamento. Esse processo de tratamento térmico envolve aquecer o aço endurecido a uma temperatura abaixo de A_c1, mantê-lo nessa temperatura e, em seguida, arrefecê-lo.

O temperamento não é necessário após o endurecimento com uma transformação isotérmica.

Temperamento a baixa, média e alta temperatura

O revenimento é classificado em três tipos com base na temperatura: revenimento a baixa temperatura, revenimento a temperatura média e revenimento a alta temperatura.

O revenimento a baixa temperatura ocorre entre 150 e 250 °C. Alivia principalmente as tensões de têmpera, preservando a alta dureza e resistência ao desgaste. Esse processo é usado para ferramentas, medidores, algumas molas e peças cementadas.

O revenimento a média temperatura ocorre entre 250 e 500 °C. Ele melhora a resistência à tração e a elasticidade, mantendo uma resistência ao impacto adequada, embora com uma redução significativa na dureza. É comumente aplicado a molas endurecidas, matrizes, molas de lâmina, peças automotivas e ferramentas de impacto.

O revenimento a alta temperatura ocorre acima de 500 °C, mas abaixo de A_C1. Ele aumenta a resistência ao impacto, mantendo resistência à tração e elasticidade suficientes. A dureza é reduzida para facilitar a usinagem. A combinação de endurecimento e revenimento alto é chamada de temperamento, que será discutido mais adiante neste artigo.

A duração do revenimento na prática varia de vários minutos a algumas horas. Tempos de revenimento mais longos garantem propriedades uniformes em todo o material.

Arrefecimento

Os aços carbono são normalmente arrefecidos ao ar, enquanto certos aços ligados contendo Cr, Ni ou Mn requerem arrefecimento com água ou óleo para evitar a fragilidade do revenido. No entanto, o arrefecimento em água ou óleo após o revenido acima de 400 °C pode introduzir tensões internas. A temperaturas abaixo de 300 °C, a velocidade de arrefecimento tem uma importância mínima.

Fragilização por têmpera e fragilização por martensita temperada

Alguns aços são suscetíveis à fragilização por têmpera, o que resulta em um declínio nas propriedades mecânicas, juntamente com redução da resistência ao impacto e da dureza. Ela é classificada em dois tipos:

• A fragilização por martensita temperada (“TME”) ocorre normalmente em aços de baixa liga temperados na faixa de temperatura de 250 a 450 °C. Este tipo de fragilidade não pode ser evitado, por isso os aços propensos a ela são normalmente temperados a temperaturas mais baixas.
• A fragilização por têmpera (“TE”) é mais comum em aços cromados e níquel-cromados temperados entre 450 e 550 °C. Ela pode ser parcialmente mitigada acelerando o processo de arrefecimento com óleo.

Alguns aços são vulneráveis a ambos os tipos de fragilização por têmpera simultaneamente.

Temperamento

O temperamento é um processo que combina têmpera e revenimento a alta temperatura. Após o endurecimento, o material é arrefecido até ao estágio de revenimento. Este método otimiza as propriedades mecânicas, mantendo a usinabilidade. É comumente usado para processar aços estruturais (por exemplo, 30H, 45H, 50H, 30HM, 35HM), aços para ferramentas e aços de alta velocidade. O endurecimento geralmente preserva o equilíbrio das propriedades mecânicas do aço normalizado, ao mesmo tempo que as melhora ligeiramente para aplicações práticas.

A eficácia do tratamento térmico é medida pela relação entre R_e (limite de elasticidade) e R_m (resistência à tração).

Exemplo de endurecimento: as diretrizes de endurecimento e revenimento para o aço rápido de cobalto-molibdénio SK8M / 1.3247:

O endurecimento envolve três etapas de aquecimento. Primeiro, a peça é aquecida a aproximadamente 580 °C. Na segunda etapa, a temperatura é aumentada para 850-950 °C. Finalmente, o material passa por austenitização por imersão a 1170-1210 °C. O arrefecimento é feito a 550-570 °C num banho de sal SH430. O primeiro processo de revenimento ocorre a 560 °C imediatamente após o endurecimento, seguido por um segundo revenimento a 530 °C. Cada etapa é concluída por arrefecimento lento ao ar.

Austempering, martempering

Austempering e martempering são descritos no meu artigo sobre têmpera e endurecimento.

Bibliografia

Mikołaj Scelina, Atlas Metalograficzny struktur, Wydawnictwa naukowo-techniczne, 1964

Leszek Adam Dobrzański, Metaloznawstwo i obróbka cieplna, Wydawnictwa szkolne i pedagogiczne, 1986

Kornel Wesołowski, Metaloznawstwo i obróbka cieplna, Państwowe wydawnictwa szkolnictwa zawodowego