É possível temperar um aço ao ar calmo? Justifique a sua resposta com detalhes.

Passo 1

O enunciado pergunta se é possível “temperar” (no sentido de têmpera, isto é, aquecer o aço acima da linha \mathrm{A_c3} para formar austenita e depois resfriar com rapidez suficiente para obter martensita) em ar calmo. O conteúdo envolvido é o tratamento térmico de aços, em particular os diagramas tempo–temperatura (TTT) e a noção de taxa de resfriamento crítica.

Passo 2

Para obter martensita é preciso resfriar a austenita a uma velocidade maior do que a taxa de resfriamento crítica R_c. Se a velocidade de resfriamento for menor que R_c, ocorrem transformações difusivas \gamma\to\alpha+\mathrm{Fe_3C}, gerando perlita ou bainita em vez de martensita. A martensita só se forma quando a curva de resfriamento cruza a zona de transformação bainítica ou perlítica antes que elas comecem.
O ar calmo oferece uma taxa de resfriamento típica de cerca de 0,5 a 5\,^\circ\mathrm{C/s}, dependendo da geometria da peça. Nos aços carbono simples C\approx0,3\% a 0,7\% essa taxa é muito inferior à sua R_c, normalmente acima de 20\,^\circ\mathrm{C/s}, de modo que o resfriamento em ar calmo gera perlita ou bainita, não martensita, e o aço não “têmpera” adequadamente.

Passo 3

Entretanto, certos aços de alta liga (ex.: aços ferramenta AISI H13, A2, D2, aços inoxidáveis martensíticos e outros “air-hardening steels”) têm curvas TTT deslocadas para a direita, reduzindo sua R_c para valores da ordem de 1\,^\circ\mathrm{C/s} ou menos. Nesses casos, o resfriamento em ar calmo é suficiente para evitar transformações difusivas e formar martensita.

Passo 4

Logo, a têmpera em ar calmo só é eficiente se o aço for do tipo air-hardening, com ligações que retardam as transformações difusivas e baixam sua taxa crítica R_c. Aços carbono simples não atendem a esse critério e exigem meios de resfriamento mais agressivos (óleo, água ou sais) para gerar martensita.

Resposta

É possível temperar em ar calmo apenas aços air-hardening (altas ligas com R_c baixo); aços carbono simples não formam martensita em ar calmo, pois sua taxa crítica de resfriamento é muito maior do que a fornecida pelo ar quieto.

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