Princípios: Tratamento de Têmpera e suas variações - Têmpera, austêmpera, martêmpera

Com os princípios dos diagramas TTT pode-se ilustrar os princípios básicos do tratamento térmico dos aços. O campo de estudo é muito amplo, mas aqui abordaremos os fundamentos, selecionando uma composição eutetoide.

Como mencionado antes, a martensita é muito frágil. Se um material tivesse estrutura 100% martensítica, seria frágil como o vidro. Então os passos a serem seguidos no tratamento térmico, para obtenção de propriedades mecânicas adequadas num aço são:

• obter um material inteiramente martensítico por resfriamento rápido
• reduzir a fragilidade por aquecimento até uma temperatura onde a transformação de equilíbrio para as fases a e Fe3C seja possível
• reaquecer por um curto espaço de tempo a temperatura moderada, para obtenção de um produto de alta resistência e baixa ductilidade
• ou reaquecer por um longo espaço de tempo a temperatura moderada para obtenção de um produto de maior ductilidade

A figura abaixo – superpondo a história de tempo e o diagrama TTT - representa o processo convencional, conhecido como têmpera.

Problemas práticos no resfriamento convencional e têmpera

A peça/ parte poderá apresentar empenamento ou fissuras devidos ao resfriamento não uniforme. A parte externa esfria mais rapidamente, transformando-se em martensita antes da parte interna. Durante o curto tempo em que as partes externa e interna estão com diferentes microestruturas, aparecem tensões mecânicas consideráveis. A região que contém a martensita é frágil e pode trincar. Uma solução para este problema é um tratamento térmico denominado martêmpera. A ilustração deste procedimento é mostrada abaixo.

 

O resfriamento é temporariamente interrompido, criando um passo isotérmico, no qual toda a peça atinge a mesma temperatura. A seguir o resfriamento é feito lentamente de forma que a martensita se forma uniformemente através da peça. A ductilidade é conseguida através de um revenimento final.

Outra alternativa para evitar distorções e trincas é o tratamento denominado austêmpera, ilustrado abaixo.

Neste processo o procedimento é análogo à martêmpera. Entretanto a fase isotérmica é prolongada até que ocorra a completa transformação em bainita. Como a microestrutura formada é mais estável (a +Fe3C), o resfriamento subsequente não gera martensita. Não existe a fase de reaquecimento, tornando o processo mais barato.

O controle de encruamento é conseguido pela escolha adequada da temperatura de transformação da bainita.

Obsevação: embora usado o exemplo do eutetoide, os princípios se aplicam a outras composições de aço. Os comportamentos entretanto podem ser bem diferentes do eutetóide.