TÊMPERA DIRETA

TÊMPERA DIRETA

O tratamento térmico de têmpera possui como objetivos principais o aumento de dureza e da resistência mecânica. Este aumento de dureza é conseguido através da modificação drástica da micro estrutura do aço. 

Na maioria das variações da têmpera, a microestrutura obtida é a MARTENSITA. Em alguns casos é possível atingir este objetivo com a microestrutura bainítica.A martensita é obtida aquecendo-se o aço acima da zona crítica (727°C) e resfriando rápido.

Para que a martensita se forme é necessário que o aço tenha uma quantidade de carbono mínima na sua composição. O aço carbono comum, em condições normais, na temperatura ambiente, apresenta as seguintes fases: FERRITA e CEMENTITA. Estas fases podem estar distribuídas na forma de placas alternadas de ferrita e cementita. A cementita é um composto químico formado por átomos de ferro e carbono na proporção 3:1 (Fe3C). 

A ferrita é uma fase composta por átomos de Ferro com estrutura cristalina CCC (cúbico de corpo centrado). No entanto, esta fase admite certa quantidade de carbono dissolvido e esta quantidade depende da temperatura. 

Na temperatura ambiente, a ferrita (Fe-α - CCC) consegue dissolver até 0,008% de carbono. Ou seja, quase nada!!!. 

Assim sendo, o aço 1045 terá aproximadamente 0,45%C na sua composição. Destes 0,45%C somente 0,008% estarão dissolvidos na ferrita. Os demais 0,442% estarão precipitados, na forma de cementita (Fe3C). 

Ao aumentar a temperatura, a distância média entre os átomos de ferro na estrutura cristalina aumenta, e  esta se torna mais “folgada” permitindo dissolver uma quantidade maior de carbono. 

A quantidade máxima de carbono que a ferrita (Fe-α) consegue dissolver é a 727ºC, dissolvendo  ~0,022 %C, três vezes mais que a temperatura ambiente. No entanto, isto ainda é muito pouco. Nesta situação, o aço 1045 terá ainda 0,428%C precipitado na forma de cementita. 

Acima de 727ºC, a ferrita começa a se transformar em AUSTENITA. A austenita (Fe-γ) é a fase do ferro com estrutura cristalina CFC (cúbico de face centrada). Apesar de mais compacta, a austenita possui interstícios maiores que a ferrita, permitindo a acomodação dos átomos de carbono. 

Em conseqüência disso, a austenita permite dissolver uma quantidade bem maior de carbono que a ferrita. A 727ºC a austenita permite dissolver 0,77%C, 35x mais que a ferrita na mesma temperatura. 

Assim sendo, o aço 1045, com aproximadamente 0,45%C, com fase austenítica terá todo o seu carbono dissolvido. Neste caso, sobraria “lugar” para mais carbono ainda. 

Ao aquecer o aço 1045 a uma temperatura acima da zona crítica (austenitização total), a cementita precipitada irá se “desfazer” e o carbono que fazia parte da sua composição irá se dissolver na austenita. 

Logo, teremos uma única fase: a austenita (Fe-γ). Vale lembrar que é necessário algum tempo para que isto ocorra, porém, na prática isto não corresponde a um tempo muito longo. Em geral, poucos minutos são suficientes para a dissolução do carbono na austenita.