O que é temperar uma liga metálica?

Temperar uma liga metálica não é colocar azeite, vinagre e sal em cima de um material metálico e misturar como fazemos com uma salada. Temperar uma liga metálica consiste em submeter o material ao processo de Têmpera. Esse tratamento térmico, aplicado principalmente nas ligas ferrosas, visa resfriar o aço, após completa austenitização, com uma velocidade suficientemente rápida com a finalidade de promover a formação da estrutura martensítica. A realização desse tratamento térmico depende de parâmetros importantes como a temperatura de austenitização, tempo de encharque e taxa de resfriamento.

A temperatura de austenitização é definida a partir do diagrama de equilíbrio e depende da composição química de cada material. Para os aços ao carbono, o diagrama Fe-C indica que a região de completa austenitização da microestrutura ocorre em temperaturas acima das linhas A₃ e A_cm. Antes do material ser resfriado, ele deve permanecer dentro do forno durante um certo período (tempo de encharque) para completar a transformação de fase (austenitização) e homogeneizar a temperatura em toda a peça. A microestrutura final do material depende da taxa de resfriamento e do diagrama de resfriamento contínuo (RC), que é semelhante ao diagrama de transformação-temperatura-tempo (TTT) utilizado nos tratamentos isotérmicos. A Figura 1 corresponde ao diagrama de RC esquemático para o processo de Têmpera. Nesse processo, a curva de resfriamento depende do meio de resfriamento escolhido (água, salmoura, óleo, ar, entre outros) e deve ser suficientemente alta para que pelo menos tangencie o cotovelo ou joelho da curva de início da transformação da austenita e atinja as linhas horizontais correspondentes à formação da fase Martensita.

Devido a esse rápido resfriamento, o carbono que estava dissolvido na austenita não tem tempo suficiente para “sair” (difundir) dessa fase durante a transformação martensítica, que ocorre de maneira instantânea por um mecanismo de cisalhamento. Essa transformação causa uma deformação na estrutura cristalina do ferro, promovendo a formação de uma estrutura tetragonal, que é característica da fase Martensítica. Além disso, a deformação microestrutural causada durante a formação dessa fase gera elevadas tensões internas na microestrutura, resultando no grande aumento da dureza e resistência à tração no aço temperado.

Apesar de apresentar elevada dureza e resistência mecânica, o aço temperado é frágil após o processo de têmpera, fato que dificulta a sua aplicação nessa condição. Para se tornar aplicável industrialmente, esse material deve ser submetido ao tratamento térmico de Revenimento, que tem a finalidade de reduzir as tensões internas e atingir a dureza desejada, transformando a Martensita em Martensita Revenida. Dessa maneira, o aço temperado e revenido reduz a sua fragilidade ao mesmo tempo que mantém a elevada dureza e resistência à tração, tornando viável a sua aplicação industrial.

Figura 1. Diagrama esquemático representativo
do tratamento térmico de Têmpera.

Bibliografia:
COLPAERT, Hubertus. Metalografia dos produtos siderúrgicos comuns. 4ª ed. São Paulo: Blucher, 2008.
CHIAVERINI, Vicente. Tratamento térmico das ligas metálicas. 1ª ed. São Paulo: Associação Brasileira de Metalurgia e Materiais, 2008
SILVA, André Luiz V. da Costa e; MEI, Paulo Roberto. Aços e ligas especiais. 3ª ed. São Paulo: Blucher, 2010.

Autor:
Prof. Me. Guilherme dos Santos Vachhi
Docente Fatec Sertãozinho