Como é realizado o tratamento térmico de austêmpera para um aço qualquer e qual a sua finalidade (esquematize e discuta)?
Passo 1
Beleza, o exercício pede pra gente explicar como rola o tratamento térmico de austêmpera em um aço e pra que ele serve. Esse assunto cai em Metalurgia Física, mais especificamente em transformações de fase em aços (curva TTT, austenitização, bainita etc.). Pra resolver isso, vamos precisar:
- Entender o que é austenita e bainita.
- Conhecer a curva TTT (Tempo-Temperatura-Transformação).
- Descrever cada etapa do processo de austêmpera.
- Discutir o resultado final (microestrutura e propriedades).
Passo 2
Primeiro, o que é austêmpera? É um tipo de têmpera isotérmica: em vez de resfriar rápido pra martensita, a gente resfria rápido pra uma temperatura intermediária e mantém lá até formar bainita. A bainita é uma mistura de ferrita e cementita que tem formato de “agulhas” bem finas (por isso às vezes chamam “bainita acicular”). Ela dá combinação top de resistência e tenacidade.
Passo 3
- Austenitização
• Aquece-se o aço até acima da faixa de transformação para austenita (geralmente 800–950 °C, dependendo do aço).
• Mantém lá um tempo suficiente pra todo o carbono se dissolver na austenita (normalmente alguns minutos).
• Teoria: na temperatura de austenitização, o ferro tem estrutura cúbica de face centrada (γ), e o C fica dissolvido.
Passo 4
- Resfriamento rápido até temperatura de austêmpera
• Quenchar o aço (geralmente em óleo ou banho salino) até uma temperatura intermediária entre aproximadamente 250 °C e 400 °C (essa faixa evita formação de perlita ou martensita).
• Fazer rápido pra ultrapassar a “borda de perlita” na curva TTT, evitando perlita.
Passo 5
- Isotérmico – formação de bainita
• Manter a peça nessa temperatura até o fim da transformação austenita → bainita.
• No diagrama TTT, é a região entre as linhas Bs (“Bainite start”) e Bf (“Bainite finish”).
• Teoria: a reação é difusional – o carbono sai da zona formada pela ferrita e vai se concentrar nos montículos de cementita, mas não tão rápido quanto na perlita, produzindo uma bainita mais fina.
Passo 6
- Resfriamento final
• Depois que terminar de formar bainita (tempo de isoterma), resfria-se à temperatura ambiente, normalmente no ar.
• Resultado: estrutura composta principalmente por bainita acicular + talvez algum carbono residual na austenita (se não deu pra converter tudo).
Passo 7
Esquematizando no gráfico Temperatura × Tempo (TTT):
- Aquece até acima de ~900 °C → manter (Austenitização)
- Quenchar rápido até ~300 °C → manter isoterma até cruzar Bf
- Resfriar ao ar até 25 °C
Resposta
O tratamento de austêmpera consiste em:
- Aquecer o aço para formar austenita (800–950 °C).
- Quenchar rápido até uma temperatura intermediária (250–400 °C) para evitar perlita/martensita.
- Manter isoterma até formar bainita (região entre Bs e Bf no diagrama TTT).
- Resfriar ao ar até temperatura ambiente.
Finalidade: gerar microestrutura de bainita acicular, que combina alta resistência mecânica e boa tenacidade, com distorções e tensões residuais menores que na têmpera tradicional para martensita.