As propriedades de alguns metais são modificadas por processos de tratamento térmico para que os componentes estruturais sejam capazes de suportar condições operacionais especificadas e ter vida útil desejada.

O tratamento térmico é o aquecimento e o resfriamento de metais para alterar suas propriedades físicas e mecânicas, sem permitir que ela mude de forma. O tratamento térmico é um método para fortalecer materiais, mas também pode ser usado para alterar algumas propriedades mecânicas, como melhorar a forma, usinagem, etc. A aplicação mais comum é metalúrgica, mas o tratamento térmico também pode ser usado na fabricação de vidro, alumínio, aço e muitos outros materiais. O processo de tratamento térmico envolve o uso de aquecimento ou arrefecimento, geralmente a temperaturas extremas para alcançar o resultado desejado. São processos de fabricação muito importantes que não só ajudam o processo de fabricação, mas também podem melhorar o produto, seu desempenho e suas características de várias maneiras.

Alguns processos de tratamento térmico

Endurecimento

O endurecimento envolve o aquecimento de aço, mantendo-o a uma temperatura apropriada até que toda a perlita se transforme em austenite e, em seguida, extinguindo-a rapidamente em água ou óleo. A temperatura para que ocorra rapidamente a austenitização depende do teor de carbono no aço utilizado. O tempo de aquecimento deve ser aumentado garantindo que o núcleo também seja totalmente transformado em austenite. A microestrutura de uma peça de aço endurecido é ferrite, martensite ou cementite.

Têmpera

A têmpera envolve o aquecimento de aço que foi temperado e endurecido por um período de tempo adequado para que o metal possa ficar equilibrado. A dureza e a força obtidas dependem da temperatura à qual o temperamento é realizado. Temperaturas mais altas resultarão em alta ductilidade, mas com baixa resistência e dureza. Temperaturas mais baixas produzirão baixa ductilidade, mas alta resistência e dureza. Na prática, são selecionadas temperaturas de têmpera adequadas que produzirão o nível desejado de dureza e resistência. Esta operação é realizada em todos os aços carbonos que foram endurecidos, de modo a reduzir a fragilidade, e que possam ser utilizados de forma eficaz nas aplicações desejadas.

Recozimento

O recozimento envolve o tratamento de aço até uma temperatura elevada e, em seguida, esfriando-o muito lentamente até a temperatura ambiente, de modo que a microestrutura resultante possuirá alta ductilidade e tenacidade, mas baixa dureza. O recozimento é realizado por aquecimento de um componente à temperatura apropriada, embebendo-o a nessa temperatura, e depois desligando o forno enquanto a peça está nele. O aço é recozido antes de ser processado por formação a frio, para reduzir os requisitos de carga e energia, e permitir que o metal sofra grandes esforços sem falhas.

Normalizando

A normalização envolve o aquecimento de aço e depois mantê-lo a essa temperatura por um período de tempo, e depois esfriando no ar. A microestrutura resultante é uma mistura de ferrite e cementite com maior resistência e dureza, mas menor ductilidade. A normalização é realizada em estruturas e componentes estruturais que serão submetidos à usinagem, pois melhora a usinabilidade dos aços carbono.

Carburação

É um processo de tratamento térmico no qual o aço ou o ferro são aquecidos a uma temperatura abaixo do ponto de fusão, na presença de um material líquido, sólido ou gasoso que se decompõe de modo a liberar carbono quando aquecido à temperatura utilizada. O invólucro exterior ou a superfície exterior terão maior teor de carbono do que o material primário. Quando o aço ou o ferro são rapidamente arrefecidos por extinção, o teor maior de carbono na superfície externa torna-o duro, enquanto o núcleo permanece resistente e macio.

Endurecimento da superfície

Em muitas aplicações de engenharia, é necessário ter a superfície do componente forte o suficiente para resistir ao desgaste e à erosão, mantendo a ductilidade e a dureza, para resistir ao impacto e ao carregamento de choque. Isso pode ser conseguido por austenitização e extinção locais, e difusão de elementos de endurecimento como carbono ou nitrogênio na superfície. Os processos envolvidos para este fim são conhecidos como endurecimento por chama, endurecimento por indução, nitretação e carbonitruração.