TEMPERA E REVENIMENTO

TEMPERA E REVENIMENTOComercialmente conhecido como beneficiamento, este processo garante um ganho significativo na dureza do aço com a formação da fase martensita. Este tratamento usa o choque térmico como parte do processo.Como este processo exige muito do material, ele é característico para separar material de boa e má qualidade. Normalmente, após o processo de têmpera, é executado um revenimento que serve para ajustar a dureza para as propriedades desejadas.

TEMPERABILIDADE

Temperabilidade é um conceito importante e consiste na capacidade do aço sofrer transformação martensítica (têmpera) após ser resfriado rapidamente num determinado meio a partir do campo austenítico.

Depende muito da composição química: enquanto aços com teores de carbono e de outros elementos de liga relativamente baixos só temperam em água, outros um pouco mais ligados temperam ao ar, enquanto alguns muito ligados (ex.: aços-ferramenta) temperam ao ar. O carbono endurece a martensita, enquanto os demais elementos de liga retardam a transformação difusional em ferrita e cementita, favorecendo a transformação martensítica.

Depende também do tamanho de grão austenítico (maior: menos contornos: menor área para nuclear ferrita e cementita: favorece formação de martensita) e da homogeneidade da austenita (mais homogênea: sem carbetos: dificulta a nucleação da ferrita e da cementita).

RESFRIAMENTO NA TÊMPERA

Dois fatores influenciam a velocidade com a qual as diferentes posições na peça resfriam:

Velocidade de extração do calor na superfície da peça: é função do meio de têmpera selecionado.

Transmissão de calor por condução dentro da peça: é influenciada pela geometria da peça: dimensões e forma.

Em função disso podem se formar diferentes microestruturas na superfície e no interior da peças.

ENSAIOS DE TEMPERABILIDADE

Existem dois métodos para ensaio de temperabilidade: Grossmann (o mais antigo) e Jominy (mais simples e mais comumente empregado).

Ensaio Grossmann: Barras de aço com diferentes diâmetros são temperadas e o perfil de dureza ao longo do diâmetro da barra é medido. A dureza no centro das barras é apresentada num único gráfico, onde o diâmetro crítico (50 HRC ou 50 % de martensita) é determinado para um dado meio de têmpera.

Assim, barras com diferentes diâmetros são temperadas e a dureza varia com o meio de têmpera , a posição ao longo do diâmetro e com os diferentes diâmetros.

REVENIMENTO

Em decorrência da têmpera (transformação martensítica) no aço as tensões residuais são excessivas e a ductilidade e a tenacidade são muito baixas para permitir seu uso na maioria das aplicações, sendo necessária a realização de um tratamento térmico denominado revenimento (ou revenido), que altera a microestrutura e alivia as tensões decorrentes da têmpera, consistindo no aquecimento a temperaturas inferiores a Ac1, com o objetivo de aumentar a ductilidade e a tenacidade e ajustar a resistência mecânica para o nível desejado, além de aliviar tensões. 

TRANSFORMAÇÕES NO REVENIMENTO

A martensita resultante da têmpera é metaestável. O aquecimento abaixo da zona crítica (abaixo de Ac1) favorece a transformação da martensita em fases mais próximas do equilíbrio, eventualmente até ferrita + cementita/carbonetos.

Isso leva à redução de dureza/resistência mecânica e ao aumento da ductilidade/tenacidade.

Em alguns casos: aços ferramenta: precipitação de carbonetos no revenido aumenta a dureza: endurecimento secundário.

O aumento de tenacidade não é linear: numa determinada faixa de temperaturas ocorre redução da tenacidade: fragilização de revenido.

ESTÁGIOS DAS TRANSFORMAÇÕES NO REVENIMENTO

Até cerca de 100 ºC: redistribuição dos átomos de carbono. 100 a 300 ºC: precipitação de carbonetos. Nos aços de alto C: além dos carbonetos ε também os carbonetos χ.

200 a 300 ºC: austenita retida em aços de médio e alto carbono se decompõe: precipitação de carbonetos na austenita, reduzindo seu teor de carbono em solução e viabilizando a formação de martensita no resfriamento pós-revenimento.

Acima de cerca de 300 ºC: inicia-se a recuperação e a recristalização da martensita, com a eliminação de discordâncias, combinado com o crescimento e a esferoidização das partículas de cementita, resultando em queda de dureza/resistência mecânica.

Entre 500 e 650 ºC: precipitação de carbetos de elementos de liga (V4C3, Mo2C e etc), aumentando a dureza/resistência mecânica.

FRAGILIZAÇÃO NO REVENIMENTO

Há diversos tipos de fragilização no revenimento, mas dois se destacam. O mais comum (lado esquerdo da figura a seguir) ocorre para um grande número de aços usados em construção mecânica e se caracteriza por uma faixa mais estreita de temperaturas de revenimento (250 a 400 ºC) onde ocorre a fragilização, a qual deve ser evitada.

No segundo tipo, que ocorre na faixa de 250 a 570 ºC), recomenda-se revenir acima de 600 ºC. O resfriamento pós-revenido deve ser rápido para minimizar a permanência na faixa de temperaturas de fragilização.