Você já se perguntou como o aço pode se tornar incrivelmente forte e flexível? Esta postagem do blog revelará o fascinante mundo da têmpera, um processo de tratamento térmico crucial na engenharia mecânica. Você aprenderá sobre vários métodos de têmpera e suas aplicações exclusivas, o que lhe proporcionará uma compreensão mais profunda de como as ferramentas e o maquinário do dia a dia são criados para um desempenho ideal.
A têmpera é um processo crítico de tratamento térmico amplamente utilizado na metalurgia e na ciência dos materiais para aprimorar as propriedades mecânicas de metais e ligas. No contexto do aço, a têmpera envolve um ciclo térmico controlado com precisão:
O principal objetivo da têmpera em aços é formar martensita, uma solução sólida supersaturada de carbono no ferro com uma estrutura cristalina tetragonal centrada no corpo (BCT). Isso resulta em um aumento significativo da dureza e da resistência. Em alguns casos, a têmpera pode ser projetada para produzir bainita por meio de tratamentos isotérmicos próximos à temperatura inicial da martensita (Ms).
É importante observar que a têmpera não se limita a ligas ferrosas. O termo também engloba processos de tratamento térmico para outros materiais:
Os parâmetros específicos de resfriamento, incluindo temperatura de aquecimento, tempo de retenção, taxa de resfriamento e seleção do agente de resfriamento, são cuidadosamente adaptados à composição do material e às propriedades finais desejadas. Os processos modernos de têmpera geralmente utilizam sistemas controlados por computador e agentes de têmpera avançados para otimizar o desempenho e minimizar a distorção.
A têmpera é um método de tratamento térmico que envolve o aquecimento do aço acima de sua temperatura crítica, mantendo-o por um determinado período e, em seguida, resfriando-o a uma taxa maior do que a velocidade crítica de resfriamento para obter uma estrutura desequilibrada predominantemente martensítica (embora a bainita ou a austenita monofásica também possam ser obtidas conforme necessário).
A têmpera é o método mais amplamente aplicado nos processos de tratamento térmico do aço.
Há aproximadamente quatro processos básicos no tratamento térmico do aço: recozimentonormalização, têmpera e revenimento.
Recozimento
Isso envolve o aquecimento da peça de trabalho a uma temperatura adequada, mantendo-a por um período que depende do material e do tamanho da peça de trabalho e, em seguida, resfriando-a lentamente (taxa de resfriamento mais lenta). O objetivo é fazer com que a estrutura interna do metal atinja ou se aproxime do equilíbrio, obtendo um bom desempenho no processo e no uso, ou preparando a estrutura para a têmpera posterior.
Normalização
Depois de aquecer a peça de trabalho a uma temperatura adequada, ela é resfriada no ar. O efeito da normalização é semelhante ao recozimentomas produz uma estrutura mais fina. É comumente usado para melhorar o desempenho de corte dos materiais e, às vezes, como tratamento térmico final para peças com requisitos menos exigentes.
Têmpera
Para reduzir a fragilidade das peças de aço, as que foram temperadas são mantidas em uma temperatura superior à temperatura ambiente, mas abaixo de 710°C, por um longo período antes do resfriamento. Esse processo é conhecido como têmpera.
Resfriamento
Esse é um processo de tratamento térmico que envolve o aquecimento da peça de trabalho para austenitizá-la e, em seguida, resfriá-la de maneira adequada para obter uma estrutura de martensita ou bainita. Os métodos comuns incluem a têmpera com água, têmpera a óleoe resfriamento a ar.
O recozimento, a normalização, a têmpera e o revenimento são os "quatro fogos" no tratamento térmico integral. Têmpera e revenimento estão intimamente relacionados, geralmente usados em conjunto, e ambos são indispensáveis.
Há dez métodos de resfriamento no processo de tratamento térmico, que são:
Nesse processo, a peça de trabalho é aquecida até a temperatura de têmpera e, em seguida, é resfriada rapidamente por meio da imersão em um meio de têmpera. Esse é o método de têmpera mais simples e é comumente usado para aço carbono de formato simples e liga de aço peças de trabalho. A escolha do meio de têmpera se baseia em fatores como o coeficiente de transferência de calor, a temperabilidade, o tamanho e o formato das peças.
Fig. 1 Resfriamento em um único meio (água, óleo, ar)
No processo de tratamento térmico, a peça de trabalho que foi aquecida até a temperatura de têmpera é resfriada rapidamente até o ponto próximo ao início da martensita (MS) em um meio de resfriamento forte. Em seguida, a peça de trabalho é resfriada lentamente até a temperatura ambiente em um meio de resfriamento mais lento, o que cria uma gama de diferentes temperaturas de têmpera e taxas de resfriamento ideais.
Esse método é usado para peças de trabalho com formas complexas ou peças de trabalho grandes feitas de aço com alto teor de carbono, aço-liga e aço-carbono para ferramentas. Os meios de resfriamento comuns incluem água-óleo, água-nitrato, água-ar e óleo-ar. A água é normalmente usada como um meio de resfriamento rápido, enquanto o óleo ou o ar é usado como um meio de resfriamento mais lento. O ar é usado com menos frequência.
O aço é austenitizado e, em seguida, é imerso em um meio líquido (banho de sal ou banho alcalino) com uma temperatura ligeiramente superior ou inferior ao ponto de martensita superior do aço por um tempo específico. Em seguida, o aço é retirado para resfriamento ao ar, e o aço sub-resfriado austenita transforma-se lentamente em martensita.
Esse método é geralmente usado para peças pequenas com formas complexas e requisitos rigorosos de deformação. Ferramentas e matrizes de aço de alta velocidade e de aço de alta liga também são comumente temperadas por esse método.
A peça de trabalho é resfriada rapidamente no banho quando a temperatura do banho é menor do que o ponto MS (início da martensita) e maior do que o ponto MF (acabamento da martensita). Isso resulta no mesmo resultado que o uso de um banho de tamanho maior.
Esse método é comumente usado para peças de aço de baixa temperabilidade de grande porte.
A peça de trabalho é resfriada em um banho com temperatura de bainita mais baixa para tratamento isotérmico, causando a formação de bainita mais baixa. Normalmente, esse processo é realizado mantendo-se a peça de trabalho no banho por 30 a 60 minutos.
O processo de resfriamento isotérmico da bainita consiste em três etapas:
Esse método é comumente usado para peças de pequeno porte feitas de aço-liga e aço com alto teor de carbono, bem como de aço dúctil peças fundidas de ferro.
A martensita com uma fração de volume de 10% a 30% é obtida pela têmpera da peça de trabalho abaixo do ponto MS, seguida por um tratamento isotérmico na região de bainita inferior.
Esse método é comumente usado para peças de aço-ferramenta de liga.
Esse método de resfriamento também é conhecido como austêmpera por etapas. O processo envolve primeiro o resfriamento das peças em um banho com uma temperatura mais baixa (acima de MS) e, em seguida, a transferência para um banho com uma temperatura mais alta para sofrer a transformação isotérmica de austenita.
Esse método é adequado para peças de aço com baixa temperabilidade ou tamanho grande, bem como para peças que precisam ser austemperadas.
No processo de têmpera isotérmica pré-resfriada, as peças são pré-resfriadas a uma temperatura ligeiramente acima de Ar3 ou Ar1 usando ar, água quente ou um banho de sal. Em seguida, é realizada a têmpera de meio único.
Esse método é frequentemente usado para peças com formas complexas, diferenças significativas de espessura e requisitos mínimos de deformação.
O processo de têmpera e autotêmpera envolve o aquecimento de todas as peças de trabalho, mas apenas a imersão das peças a serem endurecidas (geralmente as peças de trabalho) em um líquido de têmpera para resfriamento durante a têmpera.
Quando o brilho das peças não imersas desaparece, o processo de têmpera é imediatamente removido para resfriamento a ar.
Esse método permite a transferência de calor do centro para a superfície para temperá-la e é comumente usado para ferramentas que precisam suportar impactos, como cinzéis, punções, martelos etc.
O método de resfriamento de pulverização de água sobre a peça de trabalho pode ser ajustado em termos de fluxo de água, dependendo da profundidade de resfriamento desejada. O resfriamento a jato evita a formação de uma película de vapor na superfície da peça, o que resulta em uma camada endurecida mais profunda em comparação com o resfriamento normal. resfriamento com água.
Esse método é usado principalmente para o resfriamento localizado da superfície.
O principal objetivo da têmpera é induzir uma transformação de fase no aço, convertendo a austenita super-resfriada em martensita ou bainita. Essa transformação resulta em uma microestrutura que aumenta significativamente as propriedades mecânicas do material. A têmpera, seguida pelo revenimento controlado em temperaturas específicas, permite a adaptação precisa das propriedades do aço, incluindo maior dureza, resistência ao desgaste, resistência à fadiga e tenacidade. Essa versatilidade permite que os fabricantes atendam aos diversos requisitos de vários componentes mecânicos e ferramentas em todos os setores.
A têmpera é um processo crítico de tratamento térmico que envolve o aquecimento de uma peça de metal a uma temperatura específica de austenitização, mantendo-a por um tempo predeterminado para garantir a transformação completa da fase e, em seguida, resfriando-a rapidamente em um meio de têmpera. A escolha do meio de resfriamento - como salmoura, água, soluções de polímeros, óleos minerais ou até mesmo ar forçado - depende da taxa de resfriamento desejada e da composição específica da liga. Cada meio oferece características de resfriamento diferentes, permitindo que os metalúrgicos controlem a evolução microestrutural e as propriedades resultantes.
O resfriamento rápido durante a têmpera cria uma solução sólida supersaturada, prendendo os átomos de carbono dentro da estrutura do ferro e formando a fase de martensita metaestável. Essa estrutura martensítica é caracterizada por dureza e resistência ao desgaste extremamente altas, mas pode ser frágil. Os processos de têmpera subsequentes são frequentemente empregados para otimizar o equilíbrio entre resistência, tenacidade e ductilidade, adaptando as propriedades do material aos requisitos específicos da aplicação.
Além do aprimoramento das propriedades mecânicas, a têmpera desempenha um papel fundamental no desenvolvimento de propriedades físicas e químicas específicas em aços especiais. Por exemplo, ela pode melhorar significativamente as propriedades ferromagnéticas dos aços para ímãs permanentes, aumentar a resistência à corrosão dos aços inoxidáveis e modificar as propriedades elétricas dos aços silício usados em núcleos de transformadores.
O processo de resfriamento é particularmente crítico para os aços devido à sua natureza alotrópica e à capacidade de formar várias microestruturas com base nas taxas de resfriamento. Quando o aço é aquecido acima de sua temperatura crítica (normalmente na faixa de 723-912°C, dependendo da composição), sua estrutura à temperatura ambiente se transforma em austenita. O resfriamento rápido subsequente impede a formação dependente de difusão de ferrita e perlita, forçando a austenita cúbica de face centrada (FCC) a se transformar em martensita tetragonal de corpo centrado (BCT) por meio de um mecanismo de cisalhamento sem difusão.
No entanto, o resfriamento rápido inerente à têmpera introduz tensões térmicas significativas na peça de trabalho. Essas tensões, se não forem gerenciadas adequadamente, podem levar à distorção, deformação ou até mesmo rachaduras no componente. Para mitigar esses riscos, os metalúrgicos empregam várias técnicas, como resfriamento interrompido, resfriamento seletivo ou o uso de agentes de resfriamento especializados com características de resfriamento controladas.
Os processos de resfriamento podem ser amplamente categorizados com base no método de resfriamento empregado:
A seleção dos parâmetros e do processo de têmpera adequados é fundamental para obter a microestrutura e as propriedades desejadas e, ao mesmo tempo, minimizar o risco de defeitos relacionados à têmpera. As técnicas avançadas de resfriamento, como o resfriamento intensivo ou tratamentos criogênicos, continuam a evoluir, oferecendo novas possibilidades para melhorar o desempenho do material em aplicações exigentes.
O processo de têmpera inclui três estágios: aquecimento, retenção e resfriamento. Aqui, os princípios para a seleção de parâmetros de processo para esses três estágios são apresentados usando a têmpera do aço como exemplo.
Temperatura de aquecimento de resfriamento
Com base no ponto crítico de transformação de fase no aço, o aquecimento durante a têmpera tem como objetivo formar grãos austeníticos finos e uniformes, obtendo uma estrutura martensítica fina após a têmpera.
A faixa de temperatura de aquecimento de têmpera para o aço carbono é mostrada na figura "Temperatura de aquecimento de têmpera". O princípio de seleção da temperatura de têmpera mostrado nessa figura também se aplica à maioria dos aços-liga, especialmente aos aços de baixa liga. A temperatura de aquecimento para o aço hipoeutetoide é 30-50°C acima da temperatura Ac3.
| Grau chinês | Ponto crítico /℃ | Temperatura de resfriamento /℃ | |
| Ael | Aes(Acm) | ||
| 20 | 735 | 855 | 890~910 |
| 45 | 724 | 780 | 830~860 |
| 60 | 727 | 760 | 780~830 |
| T8 | 730 | 750 | 760~800 |
| T12 | 730 | 820 | 770~810 |
| 40Cr | 743 | 782 | 830~860 |
| 60Si2Mn | 755 | 810 | 860~880 |
| 9CrSi | 770 | 870 | 850~870 |
| 5CrNiMo | 710 | 760 | 830~860 |
| 3Cr2W8V | 810 | 1100 | 1070~1130 |
| GCr15 | 745 | 900 | 820~850 |
| Cr12MoV | 810 | / | 980~1150 |
| W6Mo5Cr4V2 | 830 | / | 1225~1235 |
Na figura "Temperatura de aquecimento de têmpera", podemos ver que o estado do aço em alta temperatura está na região de austenita monofásica (A), por isso é chamado de têmpera completa. Se a temperatura de aquecimento do aço hipoeutetóide for maior do que a temperatura Ac1 e menor do que a temperatura Ac3, então a austenita monofásica (A) será a região de têmpera completa. ferrita proeutectoide não é completamente transformado em austenita em alta temperatura, o que é uma têmpera incompleta (ou subcrítica). A temperatura de resfriamento do aço hipereutectoide é 30-50°C acima da temperatura Ac1, essa faixa de temperatura está na região de fase dupla de austenita e cementita (A+C).
Portanto, a têmpera normal do aço hipereutectoide ainda pertence à têmpera incompleta, e a estrutura obtida após a têmpera é a martensita distribuída na matriz de cementita. Essa estrutura tem alta dureza e alta resistência ao desgaste. No caso do aço hipereutectoide, se a temperatura de aquecimento for muito alta, grande parte da cementita proeutectoide se dissolverá, ou até mesmo se dissolverá completamente, e os grãos de austenita crescerão, e a teor de carbono de austenita também aumenta.
Após a têmpera, a grande estrutura de martensita aumenta a tensão interna nas microrregiões do aço temperado, aumenta o número de microfissuras e aumenta a tendência de a peça se deformar e rachar. Como a concentração de carbono na austenita é alta, o ponto de martensita cai, a quantidade de austenita retida aumenta e a dureza e a resistência ao desgaste da peça de trabalho diminuem. A temperatura de têmpera dos aços comumente usados é mostrada na figura "Temperatura de aquecimento de têmpera", e a tabela mostra a temperatura de aquecimento para a têmpera dos aços comumente usados.
Na produção real, a escolha da temperatura de aquecimento precisa ser ajustada de acordo com as condições específicas. Por exemplo, quando o teor de carbono no aço hipoeutetoide está no limite inferior, quando a carga do forno é grande e quando se deseja aumentar a profundidade da camada de endurecimento por têmpera da peça, a temperatura limite superior pode ser escolhida; se o formato da peça for complicado e os requisitos de deformação forem rigorosos, a temperatura limite inferior deve ser adotada.
Retenção de resfriamento
O tempo de retenção da têmpera é determinado por vários fatores, como o modo de aquecimento do equipamento, o tamanho da peça, a composição do aço, a quantidade de carga do forno e a potência do equipamento. No caso do endurecimento total, o objetivo da retenção é fazer com que a temperatura interna da peça de trabalho convirja uniformemente.
Para todos os tipos de têmpera, o tempo de retenção depende, em última análise, da obtenção de uma boa estrutura de aquecimento de têmpera na área de têmpera necessária. O aquecimento e a manutenção são etapas importantes que afetam a qualidade da têmpera. O estado da estrutura obtida pela austenitização afeta diretamente o desempenho após a têmpera. O tamanho do grão de austenita das peças de aço em geral é controlado em 5 a 8 níveis.
| Grau de aço | Temperatura isotérmica /℃ | Tempo isotérmico /min | Grau | Temperatura isotérmica /℃ | Tempo isotérmico /min |
| 65 | 280-350 | 10-20 | GCr9 | 210~230 | 25-45 |
| 65Mn | 270-350 | 10-20 | 9SiCr | 260-280 | 30-45 |
| 55Si2 | 300-360 | 10-20 | Cr12MoV | 260-280 | 30-60 |
| 60Si2 | 270-340 | 20-30 | 3Cr2W8 | 280-300 | 30-40 |
| T12 | 210~220 | 25-45 |
Resfriamento por têmpera
Para que a fase de alta temperatura do aço - austenita - se transforme na fase metaestável de baixa temperatura - martensita - durante o processo de resfriamento, a velocidade de resfriamento deve ser maior do que a velocidade crítica de resfriamento do aço. Durante o processo de resfriamento da peça de trabalho, há uma certa diferença entre a velocidade de resfriamento da superfície e do núcleo. Se essa diferença for grande o suficiente, poderá fazer com que a peça com uma taxa de resfriamento maior do que a velocidade crítica de resfriamento do aço seja afetada. taxa de resfriamento crítica para se transformar em martensita, enquanto o núcleo que é menor que a taxa de resfriamento crítica não pode se transformar em martensita.
Para garantir que toda a seção transversal se transforme em martensita, é necessário selecionar um meio de resfriamento com capacidade de resfriamento suficiente para garantir que o núcleo da peça de trabalho tenha uma velocidade de resfriamento suficientemente alta. No entanto, se a velocidade de resfriamento for grande, a tensão interna causada pela expansão e contração térmica desigual dentro da peça de trabalho pode fazer com que ela se deforme ou rache. Portanto, considerando os dois fatores conflitantes acima, é importante escolher razoavelmente o meio de têmpera e o método de resfriamento.
O estágio de resfriamento não se refere apenas à obtenção de uma estrutura razoável para as peças, alcançando o desempenho necessário, mas também à manutenção da precisão do tamanho e da forma das peças. É um elo fundamental no processo de resfriamento.
Dureza da peça de trabalho
A dureza da peça de trabalho temperada afeta o efeito da têmpera. A dureza da peça temperada é geralmente determinada pelo seu valor HRC medido por um testador de dureza Rockwell. O valor HRA pode ser medido para chapas de aço duras finas e peças de trabalho temperadas na superfície, enquanto que para chapas de aço temperadas com espessura inferior a 0,8 mm, peças de trabalho temperadas na superfície com uma camada rasa e peças de trabalho temperadas com uma camada rasa. barras de aço com diâmetro inferior a 5 mm, um testador de dureza Rockwell superficial pode ser usado para medir seus valores de HRC.
Quando soldagem de aço carbono e determinados aços-liga, a têmpera pode ocorrer na zona afetada pelo calor e tornar-se dura, o que é propenso a trincas a frio. Isso é algo que deve ser evitado durante o processo de processo de soldagem.
Devido à dureza e à fragilidade do metal após a têmpera, a tensão residual gerada na superfície pode causar rachaduras frias. O revenimento pode ser usado como um dos métodos para eliminar trincas a frio sem afetar a dureza.
A têmpera é mais adequada para uso em peças de pequena espessura e diâmetro. Para peças maiores, a profundidade de têmpera não é suficiente, e a cementação tem o mesmo problema. Nesse momento, considere adicionar ligas como o cromo ao aço para aumentar a resistência.
A têmpera é um dos meios básicos para fortalecer os materiais de aço. A martensita no aço é a fase mais dura em estruturas de solução sólida à base de ferro, de modo que as peças de aço podem obter alta dureza e alta resistência por meio da têmpera. No entanto, a martensita é muito frágil, e há uma grande tensão interna de têmpera dentro do aço após a têmpera, por isso não é adequada para aplicação direta e deve ser temperada.
Resfriamento de meio único: A peça de trabalho é resfriada em um meio, como água ou óleo. As vantagens são a operação simples, a fácil mecanização e a ampla aplicação. A desvantagem é que o resfriamento em água causa grande estresse, tornando a peça de trabalho propensa a deformações e rachaduras; o resfriamento em óleo tem uma taxa de resfriamento lenta, diâmetro de resfriamento pequeno e é difícil resfriar peças de trabalho grandes.
Resfriamento duplo-médio: A peça de trabalho é primeiro resfriada a cerca de 300°C em um meio com forte capacidade de resfriamento e, em seguida, resfriada em um meio com capacidade de resfriamento mais fraca. Esse método pode efetivamente reduzir a tensão interna devido à transformação martensítica e reduzir a tendência de deformação e rachadura da peça.
Resfriamento em estágios: A peça de trabalho é resfriada em um banho de sal ou alcalino de baixa temperatura, com a temperatura próxima ao ponto Ms. A peça de trabalho permanece nessa temperatura por 2 a 5 minutos e, em seguida, é resfriada ao ar.
Resfriamento isotérmico: A peça de trabalho é resfriada em um banho de sal isotérmico, a temperatura do banho de sal está na parte inferior da zona de bainita (ligeiramente superior à Ms). A peça de trabalho permanece na mesma temperatura por um longo período até que a transformação da bainita esteja completa e, em seguida, é resfriada ao ar.
Resfriamento de superfície: A têmpera superficial é um método de têmpera parcial da camada superficial de uma peça de aço até uma determinada profundidade, enquanto o núcleo permanece sem têmpera.
Endurecimento por indução: O aquecimento por indução usa indução eletromagnética para gerar correntes parasitas na peça de trabalho para aquecimento.
Resfriamento criogênico: Isso envolve a imersão em uma solução de água gelada com forte capacidade de resfriamento como meio de resfriamento.
Resfriamento parcial: Isso envolve a têmpera apenas das partes da peça de trabalho que precisam ser endurecidas.
Resfriamento a gás: refere-se especificamente ao aquecimento em um vácuo e ao resfriamento em um gás neutro e inerte de alta pressão, pressão normal ou alta pressão que circula em alta velocidade.
Têmpera por resfriamento a ar: Isso envolve o uso de ar de fluxo forçado ou ar comprimido como meio de resfriamento para a têmpera.
Resfriamento em salmoura: Isso envolve o uso de uma solução de água salgada como meio de resfriamento para a têmpera.
Resfriamento de solução orgânica: Isso envolve o uso de uma solução aquosa de polímero orgânico como meio de resfriamento para a têmpera.
Resfriamento por spray: Isso envolve o uso de um fluxo de jato líquido como meio de resfriamento para a têmpera.
Banho quente Resfriamento: Isso envolve o resfriamento da peça de trabalho em um banho quente, como sal fundido, álcali fundido, metal fundido ou óleo de alta temperatura.
Resfriamento de líquido duplo: Depois de aquecer a peça de trabalho para formar austenita, ela é primeiro imersa em um meio com forte capacidade de resfriamento e, quando a organização está prestes a sofrer transformação martensítica, ela é imediatamente transferida para um meio com fraca capacidade de resfriamento para resfriamento.
Resfriamento pressurizado: Depois de aquecer a peça de trabalho para formar a austenita, ela é resfriada sob condições específicas de fixação fixaçãocom o objetivo de reduzir a distorção do resfriamento por têmpera.
Através do endurecimento: Isso envolve o resfriamento completo da peça de trabalho, desde a superfície até o centro.
Resfriamento isotérmico: A peça de trabalho é resfriada rapidamente até o intervalo de temperatura de transformação da bainita para manter a isotermalidade após o aquecimento para formar a austenita, permitindo que a austenita se transforme em bainita.
Resfriamento em estágios: Depois de aquecer a peça de trabalho para formar a austenita, ela é imersa em um banho alcalino ou de sal com uma temperatura ligeiramente superior ou inferior ao ponto M1 por um determinado tempo e, depois que toda a peça de trabalho atinge a temperatura média, ela é retirada para resfriamento ao ar para obter martensita.
Resfriamento em subtemperatura: As peças de aço hipoeutetóide são temperadas após serem austenitizadas na faixa de temperatura Ac1-Ac3 para obter estruturas de martensita e ferrita.
Resfriamento direto: Isso envolve a têmpera direta da peça de trabalho após a cementação.
Resfriamento duplo: Após a cementação da peça de trabalho, ela é primeiro austenitizada em uma temperatura superior a Ac3 e, em seguida, temperada para refinar a estrutura do núcleo. Em seguida, é austenitizada em uma temperatura ligeiramente superior à Ac3 para refinar a estrutura da camada cementada.
Resfriamento automático: Depois que a peça de trabalho é rapidamente aquecida para austenitizar localmente ou na superfície, o calor da área de aquecimento se espalha para a área não aquecida por conta própria, fazendo com que a área austenitizada esfrie rapidamente.
A têmpera é um processo crítico de tratamento térmico amplamente empregado na fabricação mecânica moderna. Praticamente todos os componentes essenciais do maquinário, especialmente as peças de aço usadas em automóveis, aeronaves e aplicações aeroespaciais, passam pelo processo de têmpera para aprimorar suas propriedades mecânicas. Para atender aos diversos requisitos técnicos de vários componentes, foram desenvolvidos vários processos de têmpera especializados.
Os métodos de resfriamento podem ser categorizados com base em vários fatores:
1. Área de tratamento:
2. Transformação de fase durante o aquecimento:
3. Transformação de fase durante o resfriamento:
Cada método de resfriamento tem características e limitações específicas, o que os torna adequados para aplicações específicas. Entre eles, o resfriamento de superfície por aquecimento indutivo e o resfriamento por chama são os mais amplamente utilizados. Os métodos emergentes de extinção por aquecimento de alta densidade de energia, como o aquecimento por feixe de laser e feixe de elétrons, estão ganhando atenção rapidamente devido aos seus recursos exclusivos e controle de precisão.
O resfriamento de superfície tem ampla aplicação em componentes de máquinas fabricados com aço temperado de médio carbono ou ferro dúctil. Esse processo é particularmente eficaz para o aço temperado de médio carbono, pois permite a manutenção de propriedades mecânicas gerais elevadas no núcleo e, ao mesmo tempo, alcança dureza superficial superior (>HRC 50) e resistência ao desgaste. As aplicações comuns incluem eixos de máquinas-ferramenta, engrenagens, virabrequins de motores a diesel e eixos de comando de válvulas.
O princípio de resfriamento de superfície também pode ser aplicado a vários materiais à base de ferro com composições semelhantes às do aço de médio carbono, como:
Entre eles, o ferro dúctil apresenta o melhor desempenho de processo e altas propriedades mecânicas gerais, o que o torna o material mais amplamente usado para aplicações de resfriamento de superfície.
Para aços com alto teor de carbono, a têmpera superficial melhora significativamente a dureza da superfície e a resistência ao desgaste. Entretanto, a plasticidade e a resistência do núcleo permanecem relativamente baixas. Consequentemente, o resfriamento da superfície do aço com alto teor de carbono é empregado principalmente em ferramentas, instrumentos de medição e rolos com alto grau de endurecimento a frio que sofrem impacto mínimo e cargas alternadas.
Os aços de baixo carbono, por outro lado, apresentam efeitos mínimos de reforço após a têmpera superficial e, portanto, raramente são submetidos a esse tratamento.
A seleção de um método e material de têmpera adequados depende dos requisitos específicos do componente, incluindo propriedades mecânicas, resistência ao desgaste e condições operacionais. Os avanços nas tecnologias de têmpera continuam a expandir as possibilidades de aprimoramento das propriedades dos materiais em várias aplicações industriais.
Como fundador do MachineMFG, dediquei mais de uma década de minha carreira ao setor de metalurgia. Minha vasta experiência permitiu que eu me tornasse um especialista nas áreas de fabricação de chapas metálicas, usinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou sempre pensando, lendo e escrevendo sobre esses assuntos, esforçando-me constantemente para permanecer na vanguarda do meu campo. Permita que meu conhecimento e experiência sejam um trunfo para sua empresa.
PT_BR 
EN 
AR 
DE 
ES 
FR 
IT 
JA 
NL 
PT 
RU 
KO