Noções básicas sobre tratamento térmico de aço e ferro fundido
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O tratamento térmico é um conjunto de atividades que visa alterar a estrutura de uma liga em estado sólido, obtendo assim as propriedades mecânicas, físicas ou químicas desejadas. Na prática, isto significa que não «melhoramos» o metal simplesmente aquecendo-o, mas garantindo que uma curva de temperatura adequadamente planeada ao longo do tempo provoque alterações estruturais: a formação de novas fases, a decomposição de fases instáveis, alterações no tamanho dos grãos, assim como a separação de carbonetos ou a remoção de tensões internas. O tratamento térmico inclui tanto processos simples que envolvem aquecimento e arrefecimento, como processos mais complexos combinados com interação química com o ambiente, deformação plástica ou um campo magnético.
A importância do tratamento térmico é particularmente evidente no caso do aço e do ferro fundido. O ferro como material base é comum, barato e fácil de processar, mas é a capacidade de controlar a sua estrutura que torna o leque de aplicações do aço tão amplo. A existência de variedades alotrópicas de ferro desempenha um papel fundamental aqui: diferentes variedades de estrutura cristalina são estáveis a diferentes temperaturas, o que permite produzir e «congelar» diferentes microestruturas, dependendo da rapidez com que arrefecemos o material e se realizamos um recozimento adicional. É por isso que o aço pode ser usado como material para molas, ferramentas de corte, componentes de máquinas e estruturas de suporte de carga – e as diferenças de comportamento resultam não tanto da «composição em si», mas da microestrutura obtida durante o tratamento térmico.
A indústria moderna está a exigir cada vez mais dos materiais, o que está a impulsionar o desenvolvimento de métodos de tratamento térmico e um maior controlo de qualidade. Mesmo pequenos erros – temperatura de têmpera muito alta, tempo de aquecimento muito curto, arrefecimento inadequado – podem originar estruturas indesejáveis (por exemplo, grãos muito grossos) e, como resultado, prejudicar as propriedades funcionais do produto. Portanto, o tratamento térmico não é um «acréscimo» à tecnologia de fabrico, mas uma das suas etapas críticas.
A relação entre sistemas de equilíbrio de fases e tratamento térmico
Os sistemas de equilíbrio de fases descrevem quais são as fases estáveis sob determinadas condições de temperatura e composição, mas fazem isso partindo do pressuposto de transformações muito lentas, ou seja, aquelas em que o tempo não limita a difusão e o sistema tem a oportunidade de atingir o equilíbrio. Por este motivo, o diagrama de equilíbrio em si não leva em consideração o efeito das taxas de aquecimento e arrefecimento. No entanto, os sistemas de equilíbrio formam a base para o planeamento do tratamento térmico, pois indicam quais são as transformações possíveis e em que intervalos de temperatura podem ser esperadas.
Esta distinção é muito prática. Se uma liga não apresentar transformações no estado sólido (não há áreas no diagrama onde uma fase diferente ou mistura de fases apareça no estado sólido), então essa liga é essencialmente não tratável termicamente no sentido clássico, porque não tem «mecanismo» para alterar a sua estrutura. A situação é diferente em sistemas onde a solubilidade de um componente no estado sólido depende da temperatura. Neste caso, é possível obter uma solução supersaturada através do arrefecimento rápido a partir de uma temperatura na qual a solubilidade é elevada e, em seguida, forçar a precipitação durante o reaquecimento. Este esquema dá origem a uma alteração deliberada na estrutura e nas propriedades.
Outra situação ocorre em ligas que sofrem transformações alotrópicas no estado sólido: em altas temperaturas, uma fase é estável (por exemplo, uma solução sólida com uma rede diferente) e, após exceder as temperaturas críticas, o sistema tende a formar uma mistura de outras fases. Então, a própria velocidade com que passamos pela faixa de transformação é de fundamental importância, porque com o arrefecimento lento, a difusão acompanha o ritmo e formam-se estruturas de equilíbrio, enquanto com o arrefecimento rápido, é possível a formação de estruturas de não equilíbrio, como a martensita.
Para o aço, a parte fundamental do sistema de equilíbrio é ferro-cementite (Fe–Fe₃C) até cerca de 2,11% de carbono, que é a faixa relevante para o aço. É isso que dá significado à austenitização (aquecimento até à faixa da austenita) e ao facto de que, durante o arrefecimento, a austenita pode transformar-se em diferentes estruturas, dependendo da taxa de arrefecimento. O sistema de equilíbrio diz-nos «o que é possível» e «onde estão as temperaturas críticas», enquanto a cinética das transformações (tempo e arrefecimento) determina «o que realmente obtemos».
Aquecimento, imersão e arrefecimento
Cada processo de tratamento térmico pode ser tratado como um cenário de alterações de temperatura ao longo do tempo, no qual se podem distinguir três fases principais: aquecimento, imersão e arrefecimento. O aquecimento envolve o aumento da temperatura até ao valor especificado para um determinado processo. O aquecimento gradual é frequentemente utilizado: primeiro, aquecimento a uma temperatura mais baixa e, só então, aquecimento adicional até à temperatura correta. Esta divisão não é artificial, é significativa do ponto de vista tecnológico porque limita os gradientes de temperatura ao longo da secção transversal do elemento e reduz o risco de fissuras ou tensões excessivas.
O envelhecimento consiste em manter a temperatura no nível desejado durante o tempo necessário para equalizar a temperatura em toda a secção transversal e para que ocorram as alterações pretendidas. Na prática, o recozimento tem um duplo objetivo: por um lado, o elemento deve «atingir» a temperatura termicamente (caso contrário, a superfície e o núcleo estarão em estados diferentes) e, por outro lado, muitas transformações – especialmente a difusão –— precisam de tempo para homogeneizar a composição da fase ou dissolver certos componentes (por exemplo, carbonetos).
O arrefecimento consiste na redução da temperatura até à temperatura ambiente ou até um valor intermédio específico. O arrefecimento lento, por exemplo, num forno ou em ar parado, é denominado recozimento, enquanto o arrefecimento rápido em água ou óleo designa-se têmpera. O arrefecimento gradual também é comum, onde ocorre subarrefecimento a uma temperatura superior à temperatura final e sobrearrefecimento à temperatura final. Este método de controlo é por vezes necessário quando queremos passar por determinadas gamas de temperatura mais lentamente (para permitir a difusão) ou mais rapidamente (para evitar transformações de difusão perlítica e obter martensite).
Como a essência do tratamento térmico é a relação entre temperatura e tempo, este procedimento é descrito pela curva t = f(τ). Na prática, falamos sobre as taxas médias de aquecimento e arrefecimento, mas a taxa instantânea real é igualmente importante, pois determina a rapidez com que passamos por intervalos de temperatura críticos. Por este motivo, dois processos com «tempos totais semelhantes» podem produzir resultados diferentes se diferirem no processo de arrefecimento em intervalos críticos.
Classificação do tratamento térmico
A divisão do tratamento térmico não é puramente «enciclopédica» – resulta das ferramentas que usamos para alterar as propriedades. No tratamento térmico convencional, as características desejadas são obtidas através da alteração da estrutura sem alterar a composição química. Isto inclui processos clássicos, como recozimento, endurecimento e têmpera, mas também supersaturação e envelhecimento, onde o mecanismo envolve a obtenção de uma solução supersaturada e subsequente precipitação.
No tratamento térmico químico, além da temperatura, utiliza-se um ambiente químico para saturar a superfície com elementos como carbono ou azoto. O resultado é uma alteração na composição da camada superficial e, consequentemente, uma alteração na estrutura e nas propriedades, especialmente na resistência ao desgaste ou à fadiga. Esta é uma distinção importante: no tratamento térmico comum, «trabalhamos» o que já está presente na liga, enquanto no tratamento termoquímico, adicionamos um componente.
O tratamento termoplástico, por outro lado, combina temperatura com deformação plástica, o que permite influenciar a estrutura de forma mais complexa, por exemplo, através do refinamento do grão e do reforço mecânico. O tratamento termomagnético utiliza um campo magnético para obter propriedades físicas específicas. No contexto do aço e dos fundamentos do tratamento térmico, no entanto, o foco permanece no tratamento térmico convencional, uma vez que está diretamente relacionado com a transformação da austenite e seus produtos de decomposição.
Transformações durante o aquecimento
No tratamento térmico do aço, a fase de aquecimento não se limita a «aquecer o elemento». O seu objetivo é obter uma estrutura austenítica, porque a austenita é o ponto de partida para muitas estruturas subsequentes após o arrefecimento. Depois de atingir a temperatura crítica A₁ (aproximadamente 727 °C), ocorre uma transformação fundamental: a perlita transforma-se em austenita. O processo de aquecimento subsequente depende se o aço é hipoeutectóide, eutectóide ou hipereutectóide. Nos aços hipoeutectóides, após a formação de austenita a partir da perlita, à medida que o aquecimento continua, a ferrita restante também se transforma em austenita, e o processo termina na temperatura Ac₃. Nos aços hipereutectóides, após a transformação da perlita em austenita, a cementita secundária dissolve-se na austenita e o processo continua até à temperatura Ac_cm. Em ambos os casos, o objetivo é obter uma austenita o mais homogénea possível.
A transformação da perlita em austenita tem uma estrutura de processo «interna» distinta. Começa com a formação de núcleos de austenita nas fronteiras da ferrita e da cementita e, em seguida, os núcleos crescem, preenchendo os grãos de perlita. Ao mesmo tempo, a cementita dissolve-se na austenita. É importante ressaltar que a transformação alotrópica do ferro ocorre mais rapidamente do que a dissolução completa dos carbonetos, portanto, em algum momento, podemos ter austenita que ainda contém resíduos de carboneto e também é quimicamente heterogénea. Somente com o tempo ocorre a homogeneização através da difusão do carbono. Como resultado, o material distingue entre os estágios: a formação de austenita heterogénea, a dissolução dos resíduos de carboneto e, somente então, a homogeneização completa.
A taxa de aquecimento também é muito importante. Em condições de aquecimento muito lento, a transformação começa em torno de 727 °C, mas com um aquecimento mais rápido, ela muda para temperaturas mais altas. Isto significa que, em termos práticos, não basta conhecer as temperaturas críticas “teóricas”, é preciso levar em consideração que a faixa real de transformação depende da cinética e da microestrutura inicial. A taxa de austenitização também é influenciada pela dispersão da perlita e pela forma da cementita, assim como pela composição química do aço, incluindo os aditivos de liga.
Tamanho do grão no aço
No aço, faz-se uma distinção entre grão primário (após a solidificação) e grão secundário, ou seja, o grão real – o último grão de austenita formado como resultado do tratamento térmico e plástico. Este grão real é fundamental para as propriedades, especialmente a resistência ao impacto. Um material com uma estrutura de grão grosso após o arrefecimento tende a ser frágil e a ter baixa resistência ao impacto, razão pela qual a tecnologia visa obter grão austenítico fino e, em seguida, «transferir» a dimensão deste grão fino para a estrutura após o arrefecimento.
Vale a pena notar o mecanismo das alterações nos grãos durante o aquecimento. A transformação da perlita em austenita promove a fragmentação, mas o recozimento adicional a altas temperaturas causa o crescimento dos grãos de austenita, uma vez que o metal tende a reduzir a energia das fronteiras dos grãos. Quanto mais alta a temperatura de aquecimento e mais longo o tempo de recozimento, maior o crescimento dos grãos. Fica assim claro o motivo pelo qual “muito quente e muito longo” pode ser destrutivo: mesmo que obtenhamos austenita total, ela pode tornar-se austenita de grão grosso, o que prejudica a resistência à fratura.
Neste contexto, surge o conceito de sobreaquecimento, ou seja, a tendência de os grãos de austenite crescerem sob a influência da temperatura e do tempo. Na prática, os aços de grão fino e de grão grosso não são referidos em termos de «que tipo de grão têm», mas sim em termos de «com que facilidade esse grão cresce durante a austenitização». O aço nominal de grão fino pode ter um grão grosso se tiver sido sobreaquecido; inversamente, o aço com maior tendência para crescer pode produzir um grão fino à temperatura certa. Isto é importante porque ensina cautela: o nome do aço não o isenta de controlar a temperatura e o tempo.
O material também indica o papel de aditivos como o alumínio, que podem inibir o crescimento dos grãos através da formação de óxidos ou nitretos. Do ponto de vista tecnológico, isso traduz-se numa maior tolerância do processo: os aços menos propensos ao sobreaquecimento têm uma faixa de temperatura de endurecimento mais ampla e um risco menor de deterioração da resistência ao impacto devido ao sobreaquecimento acidental.
Cinética da transformação da austenita
Após a austenitização, a questão fundamental é: o que acontece à austenite durante o arrefecimento? Abaixo dos 727 °C, a austenite torna-se uma fase instável e tende a transformar-se em estruturas com menor energia livre, como a perlita. No entanto, o curso da transformação depende de dois fatores opostos. Por um lado, um maior sobrearrefecimento aumenta o «impulso» termodinâmico da transformação, enquanto, por outro lado, a redução da temperatura retarda a difusão, sem a qual as transformações perlíticas não podem ocorrer de forma eficiente. Como resultado, a taxa de transformação aumenta até um determinado máximo (aproximadamente 550 °C) e depois diminui com uma queda adicional da temperatura, até um intervalo em que a difusão fica praticamente «congelada» e ocorrem transformações não difusivas.
Para descrever esta situação de forma quantitativa e clara, são utilizados diagramas de transformação da austenita. Em condições isotérmicas, quando a austenita arrefece rapidamente até uma temperatura constante e permanece nessa temperatura, observa-se um período característico em que nada acontece – este é o período de incubação (estabilidade da austenita). Apenas após este período é que a transformação começa e prossegue até a conclusão. Se realizarmos estas experiências para diferentes temperaturas e plotarmos os tempos de início e fim da transformação, obteremos um diagrama CTPi (transformação isotérmica tempo-temperatura) com curvas em forma de C. A distância entre as curvas de início e fim indica a taxa de transformação num determinado intervalo de temperatura.
Os gráficos isotérmicos permitem distinguir três intervalos principais: em temperaturas próximas a A₁, ocorre uma transformação perlítica com alta estabilidade da austenita; no intervalo de temperatura média (aproximadamente 550 °C a 200 °C), aparece a bainita; e abaixo da linha Ms, as curvas de difusão desaparecem porque começa uma transformação martensítica com um mecanismo diferente. Esta imagem é fundamental porque mostra que a «austenite» não é um caminho de transformação único, é um ponto de partida a partir do qual podem ser alcançadas diferentes estruturas, dependendo do caminho de arrefecimento.
Transformação perlítica
A transformação perlítica é um processo de difusão. Geralmente começa com o aparecimento de núcleos de cementita nas fronteiras dos grãos de austenita, após o qual, graças à difusão do carbono, a cementita cresce em placas e a austenita empobrecida em carbono transforma-se em ferrita. A repetição desse mecanismo leva à formação de bandas alternadas de ferrite e cementite, ou seja, uma estrutura perlítica. Várias colónias perlíticas geralmente se formam num único grão de austenita, e a sua geometria e finura dependem da temperatura de transformação.
Uma consequência importante da cinética é que, à medida que o subarrefecimento aumenta, o número de núcleos e a taxa de cristalização dos produtos de transformação aumentam, mas, ao mesmo tempo, a possibilidade de difusão de longo alcance diminui. Como resultado, forma-se perlita com um espaçamento entre placas cada vez menor, desde perlita de grão grosso a temperaturas próximas de A₁ até perlita muito fina a temperaturas de transformação mais baixas. Esta alteração na microestrutura tem um impacto direto nas propriedades: quanto mais fina for a perlita, maior será a dureza e a resistência, mas geralmente à custa da plasticidade. O material indica que a perlita formada a cerca de 700 °C pode ter uma dureza de ~220 HB, enquanto a cerca de 500 °C, forma-se perlita muito fina com dureza significativamente mais elevada.
Para aços hipoeutectóides e hipereutectóides, é importante que, sob certas condições, a ferrita (hipoeutectóide) ou a cementite secundária (hipereutectóide) possam ser secretadas antes da transformação perlítica. No entanto, à medida que o subarrefecimento aumenta, esta fase pode desaparecer e a transformação pode prosseguir de forma mais «direta», o que está associado ao alargamento observado das gamas em que as estruturas perliticas são formadas sem uma rede distinta de ferrite ou cementite.
Transformação martensítica
Abaixo da temperatura Ms, a transformação da austenita ocorre de uma forma completamente diferente, uma vez que a difusão do carbono é praticamente inibida. Nesse caso, não se formam produtos que exijam a separação do carbono em ferrite e cementite, mas ocorre uma reestruturação não difusiva da rede cristalina do ferro. A austenita transforma-se em martensita sem alterar o teor médio de carbono na solução sólida, o que significa que a martensita é uma solução supersaturada de carbono em ferro α. Esta supersaturação distorce a rede para uma forma tetragonal, e é essa distorção que é responsável pela dureza muito alta da martensite, mas também pela sua fragilidade.
Uma consequência importante, mas frequentemente ignorada, da transformação martensítica é a alteração do volume. De todos os produtos da transformação da austenite, a martensite tem o maior volume específico. Na prática, isto significa que o endurecimento envolve o risco de tensões significativas, deformações e até mesmo fissuras, especialmente em componentes com geometrias complexas. O material refere-se a observações dilatométricas, que mostram alterações de volume características associadas às transformações durante o aquecimento e o arrefecimento.
A martensita é formada sem um período de incubação: uma vez que Ms é excedido, a transformação começa imediatamente, e o aumento na quantidade de martensita ocorre através da formação de novas placas (agulhas), em vez de através do crescimento das já existentes. Também é muito importante que a transformação termine na temperatura Mf, mas, apesar disso, alguma austenita pode permanecer não transformada como austenita remanescente. A sua quantidade depende muito do teor de carbono – em teores de carbono mais elevados, a proporção de austenita remanescente aumenta após o endurecimento, o que afeta a dureza e a estabilidade dimensional.
Transformação bainítica
No intervalo de temperatura intermediária (para aços carbono, aproximadamente entre 550 °C e 200 °C), ocorre uma transformação bainítica, que combina as características das transformações difusivas e não difusivas. Nestas temperaturas, a difusão de carbono na austenita já é muito baixa, mas não é nula. Placas de ferrita saturadas de carbono são formadas a partir da austenita e, então, como a difusão de carbono na ferrita é superior do que na austenita, os carbonetos (cementita) são libertados da ferrita saturada. Como resultado, a bainita é uma mistura de ferrita e carbonetos, com a sua fragmentação aumentando à medida que a temperatura de transformação diminui.
É feita uma distinção entre bainita superior (formada a temperaturas mais elevadas nesta faixa) e bainita inferior (a temperaturas mais baixas), que diferem em morfologia e dureza. O material fornece valores aproximados indicando que a bainita superior pode ter uma dureza de cerca de 45 HRC e a bainita inferior cerca de 55 HRC, o que mostra a sua «posição» entre a perlita e a martensita típicas. Além disso, é indicado que, nos aços carbono, as faixas perlítica e bainítica podem sobrepor-se parcialmente, levando a estruturas mistas.
Transformação da austenite durante o arrefecimento contínuo
Embora os diagramas isotérmicos sejam muito informativos, a maioria dos processos tecnológicos reais ocorre sob arrefecimento contínuo em vez de arrefecimento isotérmico. Por isso, são construídos diagramas CTPc (transformação tempo-temperatura para arrefecimento contínuo), que levam em consideração o facto de que a temperatura diminui com o tempo e o material «atravessa» diferentes intervalos de transformação. Estes diagramas são particularmente úteis porque permitem a comparação direta das curvas de arrefecimento com as linhas de transformação e preveem que estrutura será formada num processo específico.
Com um arrefecimento muito lento, as transformações são semelhantes às transformações de equilíbrio: em aços hipoeutectóides, a ferrita é primeiro secretada (a partir de Ar₃) e, em seguida, ocorre uma transformação perlítica em Ar₁. À medida que a taxa de arrefecimento aumenta, as temperaturas de transformação diminuem e algumas fases podem desaparecer, por exemplo, a precipitação precoce de ferrita antes da perlita pode desaparecer gradualmente, levando a uma estrutura perlítica mais homogénea. Um aumento adicional na taxa de arrefecimento desloca o sistema para a bainita e, em taxas ainda mais elevadas, surgem estruturas de bainita-martensita, até que, finalmente, a uma taxa suficientemente elevada, é possível obter quase exclusivamente martensita.
É aqui que entra o conceito de taxa crítica de arrefecimento – a taxa mínima na qual se obtém uma estrutura martensítica homogénea (é claro, com alguma austenite residual). Este conceito é prático: diz-nos se um determinado componente pode ser endurecido «por completo» num determinado meio de arrefecimento e com determinadas dimensões. Os diagramas CTPc, especialmente quando incluem curvas de arrefecimento e valores de dureza correspondentes, permitem-nos ler diretamente qual a proporção de fases (por exemplo, ferrite, bainite, martensite) que obteremos para um processo de arrefecimento específico.
Temperamento
A martensita é uma fase instável, e o aço endurecido, embora muito duro, pode ser demasiado frágil e cheio de tensões internas. O revenimento é, portanto, um processo que utiliza o aquecimento controlado do aço endurecido a temperaturas mais elevadas para iniciar alterações na martensite. O ponto-chave é que o revenimento não é um fenómeno único, mas uma sequência de etapas dependentes da temperatura. O material distingue quatro etapas principais, que diferem em termos dos carbonetos que são secretados, como o teor de carbono na martensite muda e quando ocorrem as transformações da austenite residual.
Em baixas temperaturas de têmpera (cerca de 80 °C a 200 °C), ocorre a primeira fase, envolvendo a precipitação de carboneto ε. Isso pode até aumentar temporariamente a dureza dos aços de alto carbono, o que é uma observação importante e contraintuitiva: a têmpera nem sempre significa amolecimento desde o primeiro minuto. Em seguida, na faixa de aproximadamente 200 °C a 300 °C, ocorre uma precipitação adicional de carboneto ε e uma transformação por difusão da austenite residual numa estrutura bainítica. Na faixa de aproximadamente 300 °C a 400 °C, o carboneto ε transforma-se em cementita e um estado mais próximo do equilíbrio é alcançado; a martensita temperada é então formada. Em temperaturas mais altas (aproximadamente 400 °C a 650 °C), a cementita coagula, as tensões são removidas e é formada uma estrutura chamada sorbita, oferecendo um compromisso mais favorável de propriedades.
Do ponto de vista tecnológico, o objetivo do revenimento é que, à medida que a dureza diminui, a plasticidade e a resistência ao impacto aumentam. O material enfatiza que as propriedades mecânicas ideais são frequentemente alcançadas quando o revenimento é feito na faixa de aproximadamente 600 °C a 650 °C e, além disso, o aumento da plasticidade deixa de ser tão pronunciado. Além disso, é importante distinguir entre estruturas com dureza semelhante, mas morfologia de cementite diferente: a perlita fina e a estrutura após o temperamento da martensite podem parecer semelhantes e ter dureza semelhante, mas diferem na forma dos carbonetos e, portanto, em certas propriedades, por exemplo, resistência ao escoamento ou estrangulamento.
O efeito do tratamento térmico nas propriedades do aço
O endurecimento leva à formação de martensita e, consequentemente, a uma elevada dureza, cujo aumento está relacionado com o aumento do teor de carbono. O material indica que, até um determinado nível de teor de carbono (aproximadamente 0,7%), o aumento da dureza da martensite é particularmente forte e, a partir daí, os aumentos são menores. Ao mesmo tempo, em aços hipereutectóides endurecidos a partir de temperaturas muito elevadas, pode aparecer uma proporção mais elevada de austenite residual, o que pode alterar a dureza e o comportamento observados do aço.
O revenimento altera este quadro: baixas temperaturas podem produzir efeitos de reforço menores em aços com alto teor de carbono, mas, em geral, um aumento na temperatura de revenimento diminui a dureza e a resistência e aumenta a plasticidade e a resistência ao impacto. É importante ressaltar que não se trata de um «efeito mágico da temperatura», mas de transformações muito específicas: a precipitação de carbonetos da martensite, uma diminuição na estrutura tetragonal, a transformação de carbonetos em cementite e a sua coagulação. É a microestrutura – mais especificamente, a forma e distribuição dos carbonetos e o estado da solução sólida – que é responsável pelas propriedades observadas.
Uma comparação entre estruturas perlíticas e estruturas obtidas por têmpera de martensite é particularmente instrutiva. Embora possam ter dureza semelhante e uma aparência «geral» semelhante, a cementita presente na perlita tem uma forma estriada, enquanto a que se encontra nas estruturas após a têmpera da martensite costuma ter um formato mais granular (globular). O material salienta que, com a mesma dureza, a resistência à tração e o alongamento podem ser semelhantes, mas a resistência ao escoamento e a redução da área são, por vezes, mais favoráveis para as estruturas após o revenimento. Percebe-se assim por que razão o tratamento térmico (endurecimento + revenimento) é tão popular: proporciona um conjunto de propriedades que são difíceis de obter apenas com o arrefecimento até à perlita.
Noções básicas sobre tratamento térmico de aço e ferro fundido – resumo
A base teórica do tratamento térmico do aço resume-se à compreensão de que o processo é controlado pela transformação da austenita. O sistema de equilíbrio Fe–Fe₃C indica as áreas críticas de fase e temperatura, e a cinética diz-nos que transformações ocorrerão a uma determinada taxa de arrefecimento. Os diagramas CTPi e CTPc mostram onde a austenita é estável, onde se decompõe em perlita ou bainita e onde se transforma em martensita sem difusão. O revenimento, por outro lado, organiza o estado endurecido: remove tensões e altera a forma dos carbonetos, dando origem às propriedades funcionais que são necessárias na prática.
Neste sentido, o tratamento térmico não é um conjunto de «receitas», mas uma consequência lógica da relação: temperatura + tempo + taxa de arrefecimento → microestrutura → propriedades. Quanto melhor compreendermos esta relação, mais confiança teremos para selecionar os parâmetros tecnológicos, minimizar o risco de defeitos e moldar conscientemente o material para atender aos requisitos de projeto.
