Tratamento térmico (têmpera, revenimento, recozimento)
Aqueça, tempere e revenha (ou resfrie devagar) a peça inteira
O tratamento térmico muda a dureza ou a tenacidade de um metal aquecendo-o e resfriando-o de forma controlada, sem mudar sua forma. O mesmo aço pode ser deixado mole o bastante para usinar, ou duro o bastante para cortar outros metais. Uma faca de cozinha, uma mola e uma engrenagem devem seu comportamento a ele.
Como funciona
Aqueça. A peça vai para um forno e é aquecida até ficar rubra, normalmente cerca de 800–900 °C para aços comuns. Nessa temperatura os átomos se reorganizam em uma forma (austenita) que consegue dissolver o carbono do aço.
Mantenha (patamar). A peça fica na temperatura até estar quente por inteiro. Peças grossas precisam de mais tempo, muitas vezes cerca de uma hora a cada 25 mm de espessura como regra prática.
Tempere. A peça quente é mergulhada em água, óleo ou solução de polímero e esfria em segundos. O carbono fica preso, formando martensita (uma estrutura muito dura, mas quebradiça).
Revenha e depois esfrie. A peça é reaquecida a uma temperatura bem mais baixa, normalmente cerca de 150–650 °C, mantida e depois esfriada. Isso troca um pouco de dureza por muito mais tenacidade (resistência a trincar); quanto mais alto o revenimento, mais tenaz e mole a peça.
O recozimento toma o outro caminho: depois do patamar, a peça esfria muito devagar dentro do forno e termina mole e fácil de usinar ou dobrar. A normalização fica no meio: a peça esfria ao ar parado.
Dados-chave
- Materiais
- Principalmente aços-carbono, aços-liga e aços-ferramenta; também ferro fundido, titânio e ligas de alumínio (com receitas próprias)
- Peças típicas
- Engrenagens, eixos, eixos de roda, molas, facas, ferramentas, parafusos, rolamentos
- Tamanho da peça
- De pequenos pinos a peças de várias toneladas, limitado pelo forno e pelo tanque de têmpera
- Precisão
- A forma é mantida, mas as peças podem distorcer ou crescer um pouco, muitas vezes décimas de milímetro, então as faces críticas são retificadas depois
- Acabamento superficial
- Uma carepa escura de óxido se forma ao ar; fornos a vácuo ou com gás de proteção mantêm as peças brilhantes
- Tamanho de lote adequado
- De peças avulsas a fornos contínuos processando milhares de peças por dia
- Custo de ferramental e máquinas
- Fornos pequenos a partir de alguns milhares de dólares; linhas industriais com tanques de têmpera e controle de gás de centenas de milhares a milhões
- Velocidade
- Horas por ciclo (aquecer, manter, temperar, revenir); lotes com muitas peças de uma vez
Pontos fortes e limites
Pontos fortes
- Um mesmo aço pode ser deixado mole, tenaz ou muito duro conforme o serviço
- Trata a peça inteira, em toda a espessura
- Grandes lotes de uma vez, então baixo custo por peça
- Pode desfazer efeitos anteriores: o recozimento amolece o metal encruado
Limites
- A têmpera pode empenar ou trincar as peças, especialmente as finas ou irregulares
- Aços de baixo carbono quase não endurecem; a liga precisa servir ao tratamento
- Carepa e distorção muitas vezes significam retificação ou limpeza extra
- Fornos que consomem muita energia e ciclos longos
Onde é usado
- AutomotivoEngrenagens, virabrequins, eixos, molas
- FerramentasBrocas, cinzéis, facas, matrizes e moldes
- AeroespacialTrem de pouso, eixos de motores, fixadores de alta resistência
- Energia e indústria pesadaEixos de turbinas, peças de mineração e terraplenagem
- Construção civilParafusos de alta resistência, vergalhões, cabos de aço
Como reconhecê-lo
- Cores de revenimento em arco-íris (palha, bronze, azul) perto de bordas retificadas, típicas de ferramentas e facas.
- Carepa de óxido cinza-escura ou preta em superfícies não retificadas.
- Uma lima patina em uma superfície temperada em vez de morder.
- Faces de apoio retificadas ao lado de superfícies mais escuras e intocadas na mesma peça.
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Veja fotos reais
- Wikipedia: Tratamento térmico — ilustrações de fornos, têmpera e microestrutura
- Busca de fotos no Wikimedia Commons
Lembre-se
- O tratamento térmico muda as propriedades, não a forma.
- A têmpera deixa o aço muito duro, mas quebradiço; o revenimento recupera a tenacidade.
- O recozimento (resfriamento lento) faz o oposto e deixa o aço mole.
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