O documento descreve os quatro estágios do resfriamento de um bloco de aço desde a temperatura de austenitização até a temperatura ambiente, incluindo a formação da martensita e as tensões desenvolvidas. A superfície resfria mais rápido na primeira fase, formando martensita e tensões de tração, enquanto o núcleo continua a contrair e se expandir na quarta fase, gerando tensões em direção à superfície. Trincas podem ocorrer se o resfriamento não for uniforme ou h

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"Haikai 俳句" Técnico Ano IV – 050 – 2014
O resfriamento de um bloco de aço
“Têmpera”, senso lato, significa “mistura” e sinônimo de “índole”, “caráter”. Na
metalurgia dos tratamentos térmicos, “têmpera” significa “resfriamento”.
A Figura abaixo apresenta os quatro (4) principais estágios do resfriamento –
têmpera - de um bloco de aço desde a temperatura de “austenitização” até a
temperatura ambiente. Resfriamento em água, óleo, ou gás inerte sob pressão.
No estágio 1 / 2, como seria esperado, a superfície resfria mais rápido e nisto
produz dois fenômenos: 1) contração do aço até atingir a temperatura de
formação do microconstituinte “martensita”; e 2) na sequência, expansão. A
superfície com martensita formada nesse estágio 1 / 2 e com determinada
profundidade (“capa dura”) desenvolve tensões de tração.
Nos estágios 3 / 4, o núcleo do bloco continua o processo de contração
desenvolvendo tensões longitudinais em direção ao núcleo e quando atinge a
temperatura de formação martensita inverte promovendo expansão
volumétrica e tensões em direção à superfície, porém encontra a resistência da
“capa dura” de martensita formada no primeiro e segundo estágios de
resfriamento. Essas tensões longitudinais muito elevadas poderiam acrescentar
mais tensão de tração à superfície e nisto ocorrer de ultrapassar o limite de
resistência do aço. Nessa situação, a trinca de têmpera surgiria para aliviar as
tensões na superfície.
Felizmente, o processo térmico “Têmpera” é possível realizar industrialmente sem
formar trincas e converter o quadro de tensões na superfície – de tração para
compressão – devido à “capa dura” corroborar para produzir vetor resultante de
tensões longitudinais sentido núcleo. Contudo, as tensões superficiais de tração
podem prevalecer e ultrapassar o limite de resistência do aço no resfriamento e
produzir trincas como descrito e ilustrado na Figura acima se:
a) Resfriamento não uniforme; b) Variação acentuada de forma; c) Furos de
parede fina; d) Rasgos; e) Cantos vivos; e outras configurações como descritas
no na publicação técnica Isoflama “031 Haikai Geometrias Perigosas”.
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