Compare os tratamentos térmicos de austêmpera, martêmpera e patenteamento. Num mesmo diagrama represente esses três tratamentos térmicos.

Passo 1

O enunciado quer comparar três tratamentos térmicos de aços baseados em transformações isotérmicas no diagrama Tempo–Temperatura (TTT): patenteamento, austêmpera e martêmpera. Vamos usar o diagrama TTT de um aço eutetóide e ver em que faixa de temperatura e tempo cada um se situa, além de discutir o objetivo mecânico de cada processo.

Passo 2

O diagrama Tempo–Temperatura de um aço eutetóide mostra, em função do logaritmo do tempo, as curvas de início de formação de perlita (curva C) e de bainita, bem como as linhas de início e fim de martensita M_s e M_f. Acima de A_{c3} o material está totalmente em austenita. A ideia dos três tratamentos isotérmicos é resfriar rápido até uma temperatura de manutenção e aí permanecer até completar a transformação desejada, evitando a zona de “nariz” da perlita ou controlando tensões.

Passo 3

Patenteamento
Neste processo o aço é reaquecido acima de A_{c3} para formar austenita, em seguida é resfriado rapidamente (normalmente em salmoura) até uma temperatura relativamente elevada, tipicamente em torno de \approx600\,^\circ\mathrm{C}, que fica acima da temperatura de início de bainita. Mantém-se isotermicamente até toda a austenita se transformar em perlita bem fina (perlita patente), conferindo maior resistência e boa ductilidade para molas. Depois termina-se o resfriamento até temperatura ambiente.

Passo 4

Austêmpera
Parte-se do aço totalmente austenitizado, resfria-se rapidamente até a região de bainita (geralmente entre \approx250 e \approx400\,^\circ\mathrm{C}), mas ainda acima de M_s. Mantém-se isotermicamente até completar a formação de bainita. O produto final (“austempera”) é uma microestrutura de bainita com excelente tenacidade e resistência, sem formação de martensita. Após a isoterma, faz-se resfriamento até o ambiente.

Passo 5

Martêmpera
Também parte-se de austenita. Quencha-se rapidamente até pouco acima da linha M_s (por exemplo M_s + 20\mbox{–}50\,^\circ\mathrm{C}), segurando só o suficiente para igualar a temperatura no interior da peça e assim minimizar tensões térmicas. Em seguida resfria-se até temperatura ambiente, formando martensita de modo controlado (reduz distorções e trincas em relação a um têmpera direta).

Passo 6

No mesmo diagrama TTT, as três rotas ficam assim (setas desenhadas qualitativamente):
Temperatura
│ ← região de perlita
A_c3 │─────────→────────────────────────────────────────────
│ ╲ ┌──── curva de bainita
│ ╲ └─── curva C de perlita
│ ╲
│ ╲ ← linha M_s
│ ╲───



└──────────────────────────────────────────────────→ log
↑ ↑ ↑
│ │ │
Patenteamento Austêmpera Martêmpera
(resfria a (resfria a (resfria a
\approx 600\circC e \approx 300 400\circC, ≈ M_s +\DeltaT,
isoterma em isoterma em isoterma breve,
perlita) bainita) depois ao RT)

Resposta

Patenteamento isoterma a \approx600\,^\circ\mathrm{C} para perlita fina (uso em molas);
Austêmpera isoterma em \approx250\mbox{–}400\,^\circ\mathrm{C} para formação de bainita (alta tenacidade);
Martêmpera resfria a pouco acima de M_s para igualar temperatura e só então manda ao ambiente, formando martensita com menos tensões.

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