Este artigo fornece uma explicação das diferenças entre tratamento térmico, recozimento e revenimento, incluindo as vantagens e desvantagens de cada um.

Introdução

Tratamento térmico, recozimento e têmpera (ou revenimento) são três dos métodos mais conhecidos para o tratamento de metais. Dependendo do tratamento utilizado, um material pode tornar-se mais ou menos quebradiço, mais difícil ou mais suave, ou mais forte ou mais fraco. O método escolhido depende das características desejadas do material. Se um aço estiver sendo tratado, por exemplo, o engenheiro pode desejar um material de extremidade com alta resistência à tração, mas um grau de fragilidade relativamente baixo. Para alcançar os níveis desejados, se pode fazer uso de vários tratamentos, alterar a temperatura a que o material é tratado ou alterar o período de tempo durante o qual o tratamento é aplicado.

Tratamento térmico

Temperamento e recozimento são, na verdade, dois tipos diferentes de tratamento térmico. O tratamento térmico é um processo que utiliza a aplicação controlada de calor para alterar as propriedades físicas e químicas de um material e geralmente é usado em metais. No entanto, muitos materiais diferentes podem ser tratados termicamente, incluindo óculos. É muito comum que os aços de carbono sejam tratados termicamente de alguma forma.

Em geral, o tratamento térmico altera as características de um metal alterando a disposição molecular de um material. A microestrutura dentro de um metal é conhecida como uma “fase”. Esta microestrutura é composta de cristais minúsculos, também chamados grãos. O tratamento térmico de um material pode fazer com que o tamanho dos cristais cresça ou encolha. Além disso, o tratamento térmico pode causar diferentes fases – ou seja, diferentes arranjos de moléculas – para tornar-se mais comum. O tratamento térmico atinge as características metálicas desejadas através do crescimento de diferentes fases até a concentração desejada e o tamanho do grão. Nos aços carbono, as diferentes fases geralmente são caracterizadas pela presença e concentração de carbono. O engenheiro atinge o resultado desejado por uma leitura cuidadosa do diagrama de fase.

Todo metal geralmente conhecido possui um diagrama de fase disponível. Os livros de texto sobre ciência dos materiais geralmente contêm diagramas de fase para os metais mais usados ​​na engenharia.

Existem muitos métodos diferentes para o tratamento térmico de um metal. Este artigo explorará dois dos métodos mais comumente usados ​​(e comumente confusos para estudantes): temperamento e recozimento.

Recozimento

O recozimento é um processo em que um metal é aquecido a uma certa temperatura elevada, mantido lá por um período entre várias horas a vários dias, e deixa-se arrefecer. Para que o processo de recozimento ocorra corretamente, este processo de resfriamento deve ser lento nos aços e outros metais ferrosos. Os metais geralmente são recozidos a uma temperatura ligeiramente acima do ponto em que ocorre a recristalização. Fornos especiais são utilizados no processo de recozimento. As condições nestes fornos são bem controladas para garantir que as mudanças esperadas estejam ocorrendo.

O recozimento tem vários usos. O recozimento pode aumentar a ductilidade e aliviar os estresses internos que contribuem para a fragilidade. O recozimento também pode aumentar a resistência e a homogeneidade dos metais. Além disso, os metais podem ser recozidos para se preparar para um tratamento térmico adicional, para restaurar a ductilidade ao metal antes de continuar trabalhando.

Fisicamente, o processo de recozimento envolve a difusão de partículas dentro de um material. O material deve ser suficientemente aquecido para permitir o movimento livre das partículas; Nos aços, esta temperatura crítica é de aproximadamente 723 graus centígrados. Os aços devem ser refrigerados lentamente para permitir a difusão adequada de moléculas. De fato, a velocidade de resfriamento é uma diferença crítica entre o recozimento e o temperamento.

Finalmente, o ambiente em que um material é recozido é crítico. Os aços podem ser recozidos em um ambiente rico em carbono para facilitar a carburação, que possui certas vantagens desejáveis. No entanto, se a carburação, oxidação ou outros defeitos devem ser evitados, o recozimento deve ser realizado em um ambiente livre desses elementos.

Têmpera

Ao temperar, um material é aquecido abaixo de sua temperatura crítica. Este processo de aquecimento aumenta a ductilidade e a dureza de um material. No entanto, uma vez que a ductilidade e a força são inversamente relacionadas, o temperar geralmente reduz a força. Essa perda de força é aceitável porque o material resultante geralmente é ainda mais forte do que é necessário. Temperamento aumenta a ductilidade e a dureza do aço, minimiza a fissuração e aumenta a capacidade de trabalho. No entanto, também diminui a dureza.

Temperar o aço faz parte de um processo de tratamento térmico de várias etapas. Primeiro, o aço deve ser austenizado, resultando em uma solução homogênea de austenite (uma solução de ferro e carbono). Em seguida, o aço é rapidamente resfriado em água, óleo, ar ou algum outro fluido não reativo para uma temperatura rapidamente mais baixa. Esta rápida queda de temperatura resulta em martensite, uma formação quebradiça, mas extremamente forte. Devido à velocidade extrema do resfriamento, as moléculas são incapazes de se difundir para fora de sua formação de alta temperatura e permanecerem na temperatura mais baixa. Esta formação é centrada no corpo tetragonal. Isso leva a grandes estresses internos, tornando o aço quebradiço.

No último passo do tratamento, o aço é temperado entre 150 a 260 ou 370 a 650 graus Centígrados. O intervalo de 370 a 650 graus pode ser evitado, pois pode induzir a fragilidade. O temperamento leva à transformação da martensita em bainita ou perlita. Perlita, uma mistura de cementite e ferrite, é assim chamada devido à aparência globular de cementite em meio a ferrite tipo agulha. Devido às restrições de tamanho e às leis da termodinâmica, alguns martensite devem permanecer após o temperamento. No entanto, a percentagem relativa de martensite é suficientemente baixa para que possa ser efetivamente ignorada.

A têmpera também pode ser usada no tratamento térmico de alumínio e outros metais. Também é necessária ao tratamento térmico de aços endurecidos por precipitação. As partículas de liga difundem em todo o material durante o revenimento e depois permanecem separadas após o resfriamento (daí a precipitação). As partículas impedem a difusão de deslocações durante o estresse, fortalecendo o metal.