Têmpera é um dos processos utilizados no tratamento térmico de metais para aumentar a dureza e consequente resistência dos mesmos. O processo da têmpera consiste em duas etapas: aquecimento e esfriamento rápido ou brusco. O aquecimento visa obter a organização dos cristais do metal, numa fase chamada austenitização. O nome deriva do sobrenome, Austen, o metalúrgico inglês descobridor dessa fase. O esfriamento brusco visa obter a estrutura martensita, caracterizada por sua supersaturação em carbono. O nome deriva do sobrenome Martens, de seu descobridor.
A têmpera por indução vem a ser a têmpera localizada e superficial realizada em metais em que se deseja uma superfície com alta dureza, sub-superfície tenaz e alta resistência ao desgaste. Muitos fazem analogia desse processo ao tratamento de cementação, entretanto restringido a áreas específicas da peça. A têmpera superficial produz regiões endurecidas na superfície do componente (de microestrutura martensítica) de elevada dureza e resistência ao desgaste, sem alterar a microestrutura do núcleo.
Vantagens da Têmpera por Indução
Veja algumas da vantagens comparativas do endurecimento superficial em relação ao total:
- Aumento da resistência da peça pelo mantimento da tenacidade interior;
- Diminuição do risco de trincas em peças de grandes dimensões;
- Possibilidade de endurecimento apenas em regiões submetidas ao desgaste;
- Economia - Emprego de aços de baixa temperabilidade (aços carbono de custo mais baixo) no lugar de aços de alta temperabilidade (custo mais elevado);
- Aumento da Produtividade – o tratamento de têmpera superficial é mais rápido;
Equipamentos
Os equipamentos utilizados na têmpera por indução são, basicamente, bobinas elétricas e uma fonte de energia elétrica, como um conversor de corrente alternada. Seguem alguns exemplos de bobinas utilizadas: (imagem 1)
Seguem alguns arranjos utilizados para o processo: (imagem 2)
Procedimento
Basicamente, o aço é aquecido por um campo magnético gerado por uma corrente alternada de alta frequência que passa através de um indutor (bobina de Cobre resfriada a água). O campo gerado depende da resistência da corrente e do n. voltas da bobina. A camada externa é austenitizada e imediatamente resfriada, o que provoca a têmpera.
Os métodos de têmpera superficial diferem em função das fontes de energia utilizadas. Neste trabalho trataremos apenas da têmpera por indução.
A energia necessária para a têmpera por indução é fornecida na forma elétrica que se converte para a forma térmica. Um conversor fornece corrente alternada de alta frequência para um indutor que induz uma corrente parasita na superfície da peça aquecendo-a rapidamente. A temperatura depende da potência disponível e do tempo de aquecimento. A profundidade de austenitização é basicamente determinada pela frequência utilizada.
A têmpera por indução é dividida em três métodos:
• Têmpera progressiva
• Têmpera rotativa
• Têmpera estacionaria
Têmpera progresssiva
No método de têmpera progressiva a fonte de energia é acoplada à ducha de resfriamento e ambas são guiadas sobre a superfície da peça. Com isto, somente uma zona estreita é progressivamente aquecida e imediatamente resfriada.
(imagem 3)
Têmpera rotativa
Na têmpera rotativa a peça gira entre o indutor ou queimadores (para processo à chama)até que se atinja a temperatura de têmpera na profundidade desejada. O resfriamento ocorre numa segunda operação através da imersão da peça num tanque de resfriamento.
A têmpera rotativa é um método utilizado para aumentar a resistência à fadiga tanto do flanco como da raiz do dente (casos de rodas dentadas), através da têmpera total do dente até uma profundidade de aproximadamente 2 a 5 mm abaixo da raiz. A resistência à fadiga da raiz do dente é igual a da têmpera dente a dente do flanco e raiz.
A têmpera rotativa por chama pode ser considerada um método seguro e flexível.
Engrenagens de módulo 1 até módulo 20, diâmetro até 2000 mm e altura até 400mm podem ser temperadas. Já a têmpera rotativa por indução das engrenagens está limitada a pequenos diâmetros de até 350 mm em função da limitação da potência do conversor.
(imagem 4)
Dureza Superficial
A máxima dureza superficial atingível depende basicamente da quantidade de carbono que é solubilizada na temperatura de têmpera. Em uma quantidade de carbono de 0,3%, a dureza atingida é de aproximadamente 50 HRC e para 0,5% a dureza de 60 HRC.
Como não ocorre um efeito de cementação durante a têmpera por chama e indução, o material deve ter o carbono necessário para a requerida dureza antes do tratamento. Quando se utiliza materiais para cementação, estes devem ser cementados antes, obrigatoriamente.
Durante o resfriamento a velocidade crítica de resfriamento deve ser alcançada para que a austenita seja transformada totalmente em martensita. No caso de materiais não ligados, o resfriamento deve ser feito quase sempre em água.
