miniatura|Tractaments tèrmics. miniatura|Diagrama ferro carboni a la zona dels acers En la ciència de materials, el tremp per refredament és un tractament tèrmic consistent en l'escalfament i el ràpid refredament de la peça per a obtenir certes propietats dels materials. S'evita que els processos de baixa temperatura, com ara transformacions de fase, es produeixin amb a penes una estreta finestra de temps en el qual la reacció és alhora favorable termodinàmicament i possible cinèticament. Per exemple, es pot reduir la cristal·lització i, per tant, augmentar la tenacitat, tant d'aliatges com de plàstics.
En metal·lúrgia, és comunament utilitzat per a endurir l'acer mitjançant la introducció de martensita, i en aquest cas l'acer ha de ser refredat ràpidament en el seu punt eutectoide, ja que a aquesta temperatura l'austenita es torna inestable. En acer aliat amb metalls com ara níquel i manganès, la temperatura eutectoide es torna molt més btrempat , però les barreres cinètiques a transformació de fase romanen les mateixes. Això permet d'encetar el tremp a una temperatura inferior, la qual cosa fa el procés molt més fàcil. A l'acer d'alta velocitat també s'afegeix wolframi, que serveix per a elevar les barreres cinètiques i donar la il·lusió que el material es refreda més ràpidament del que en realitat el fa. Tals aliatges fins i tot en refredar-se lentament en l'aire tenen la majoria dels efectes desitjats de tremp. El refredament extremadament ràpid pot evitar la formació de tota l'estructura cristal·lina, la qual cosa resulta en metall amorf o «vidre metàl·lic»
Història Hi ha proves de l'ús de processos de trempat per part dels ferrers que es remunten a mitjans de l'Edat del Ferro, però hi ha poca informació detallada relacionada amb el desenvolupament d'aquestes tècniques i els procediments emprats pels primers ferrers. Tot i que els primers ferrers van haver d'adonar-se ràpidament que els processos de refredament podien afectar la resistència i la fragilitat del ferro, i es pot afirmar que el tractament tèrmic de l'acer era conegut al Vell Món des de finals del segon mil·lenni aC, és difícil identificar usos deliberats del trempat arqueològicament. A més, sembla que, almenys a Europa, "el trempat i el revingut per separat no semblen haver-se fet comuns fins al segle XV"; per tant, és útil distingir entre el "tremp complet" de l'acer, en què el trempat és tan ràpid que només es forma martensita, i el "tremp fluix", en què el trempat és més lent o interromput, cosa que també permet la formació de perlita i dona lloc a un producte menys trencadís.
Els primers exemples d'acer trempat poden procedir de l'antiga Mesopotàmia, amb un exemple relativament segur d'un cisell trempat del procedent d'Al Mina, a Turquia. El llibre 9, línies 389-94 de l′Odissea d'Homer és àmpliament citat com una primerenca, possiblement la primera, referència escrita al refredament: "Com llavors que el ferrer una grossa destral o bé una aixa dins un bany d'aigua freda immergeix, amb gran estridència, per trempar-la, car ve d'això la força del ferro: tal xiulava el seu ull entorn de la nostra (estaca) d'olivera." Tot i això, no està fora de dubte que el passatge descriu un tremp deliberat, en lloc d'un simple refredament.P. R. S. Moorey, Ancient Mesopotamian Materials and Industries: The Archaeological Evidence (Winona Lake, Indiana: Eisenbrauns, 1999), p. 284. Així mateix, hi ha la possibilitat que el Mahabharata es refereixi al trempat en oli de puntes de fletxa de ferro, però les proves són problemàtiques.R. K. Dube, 'Ferrous Arrowheads and Their Oil Quench Hardening: Some Early Indian Evidence', JOM: The Journal of The Minerals, Metals & Materials Society, 60.5 (mayo de 2008), 25-31.
Plini el Vell va abordar el tema dels agents de refredament, distingint l'aigua de diferents rius.John D. Verhoeven, Steel Metallurgy for the Non-Metallurgist (Materials Park, Ohio: ASM International, 2007), p. 117. En els capítols 18-21 del De diversis artis del de Theophilus Presbyter s'esmenta el temperat, recomanant entre altres coses que les eines també es temperin més durament a l'orina d'un nen petit i pèl-roig que en aigua ordinària. Un dels primers tractats més complets sobre el trempat és el primer llibre occidental imprès sobre metal·lúrgia, Von Stahel und Eysen, publicat el 1532, que és característic dels tractats tècnics de finals de l'Edat Mitjana.
L'estudi científic modern del refredament va començar a cobrar veritable impuls a partir del , sent un pas important la discussió guiada per l'observació de Giambattista della Porta en el seu Magia Naturalis de 1558.J. Vanpaemel. HISTORIA DEL ENDURECIMIENTO DEL ACERO: CIENCIA Y TECNOLOGÍA. Journal de Physique Colloques, 1982, 43 (C4), pp. C4-847-C4-854. DOI:10.1051/jphyscol:19824139; https://hal.archives-ouvertes.fr/jpa-00222126.
Tipus de tremp Hi ha dos tipus de tremps: un és el que inclou la totalitat de la peça, inclòs el nucli, i l'altre és el que només inclou la superfície externa, deixant el nucli menys dur, perquè sigui més flexible. Aquest segon tremp s'anomena "tremp superficial" i n'hi ha de dos tipus, segons la manera d'escalfar: "a la flama" (en desús) i el tremp per inducció.
També la duresa superficial s'obté mitjançant el cimentat, sense endurir el nucli, aplicat en engranatges i altres elements que requereixin característiques similars.
Procés El tremp de metalls és una progressió: el primer pas és l'escalfament a la temperatura requerida. Aquest escalfament es pot fer per via aèria (forn d'aire) o mitjançant un bany. El temps de permanència en forns d'aire ha de ser d'1 a 2 minuts per a cada mil·límetre de secció transversal. En la utilització de banys el temps sol ser una mica més alt. L'assignació de temps recomanat en banys de sals o de plom és de 0 a 6 minuts. S'ha d'evitar l'escalfament desigual o el reescalfament. La temperatura a que s'ha d'escalfar un acer depèn del seu percentatge en carboni.
S'ha d'anar amb compte a pujar la temperatura (per a augmentar la velocitat de austenització) perquè es pot produir sobreescalfament del gra cristal·lí, amb crema de les vores dels grans que produeix infiltració d'oxigen, oxidació, descarburació, fragilitat excessiva de martensita, retenció d'austenita. En conseqüència, la temperatura depèn del mitjà utilitzat per a refredar: 30 °C més si es tracta d'aigua, 50 °C major si és oli i 70 °C si és aire condicionat.
Mitjans de refredament El següent pas és el refredament de la peça. Quan es trempa, hi ha molts tipus de substàncies on refredar. Alguns dels més comuns són: aire, les sals foses, l'oli, la salmorra (aigua salada) i l'aigua. Aquests mitjans s'utilitzen a fi d'augmentar la severitat del refredament.Todd, Robert H., Dell K. Allen, and Leo Alting. Manufacturing Processes Reference Guide. 1st. Ed. New York: Industrial Press Inc., bharani 1994
L'exposició a fluids ha d'assegurar:
Una velocitat de refredament alta en l'interval A1 - Ms per a evitar la formació de perlita o bainita; Una velocitat gamma Ms - Mf (però no massa baixa per a evitar la creació excessiva austenita); aquesta propietat és proporcional a la diferència entre la temperatura del fluid i el seu punt d'ebullició; El líquid no ha de descompondre's en contacte amb el metall calent.
Cal distingir dos tipus de fluids: els que no bullen (aire i sals foses) i els que bullen. En els primers, el refredament és relativament uniforme, però en els líquids refrigerants que bullen es produeixen tres etapes:
En el primer contacte del mitjà amb la peça es forma una pel·lícula de vapor que aïlla la peça (Efecte Leidenfrost), la qual cosa provoca un refredament relativament lent. Quan la pel·lícula es trenca, el líquid nou toca la peça de treball, que absorbeix la calor latent d'evaporació i, per tant, aconsegueix la màxima eliminació de l'energia. Per sota de la temperatura d'ebullició, hi ha una disminució en l'eliminació de calor.
L'aigua és el mitjà de refredament més estès i més eficient, especialment per a acers al carboni i alguns acers de baix aliatge, però hi ha una petita possibilitat que es causin deformacions i petites esquerdes. La seva acció pot millorar-se amb l'addició de substàncies que eleven el punt d'ebullició, per exemple amb NaCl o NaOH.
Per aconseguir un tremp més suau i uniforme se solen utilitzar olis minerals. L'oli mineral és adequat per a acers de baix i mitjan aliatge, que és capaç de formar austenita estable i després transformar-la amb una baixa velocitat crítica d'enduriment. És més prop del fluid ideal, reduint la tensió interna i defectes del tremp. La velocitat de refredament de l'oli és molt de menor que l'aigua.
L'aire es recomana per a alt aliatge i les peces complexes de baix o mig aliatge.
Les sals foses, adequat per a peces relativament petites i d'acer ben trempat, és especialment aconsellable en tractaments substitutius de tremp isotèrmic.
Per a minimitzar la distorsió, les peces cilíndriques llargues es trempen verticalment; les peces planes en la vora, i les seccions gruixudes han d'entrar primer en el bany. El bany s'agita per a evitar les bombolles de vapor.
Efectes del tremp Abans d'endurir el material, la microestructura del material és una estructura de gra de perlita que és uniforme i laminar. La perlita és una mescla de ferrita i cementita formada quan l'acer o ferro colat es fabriquen i es refreda a una velocitat lenta. Després de refredament i ràpid enduriment, la microestructura de la forma material en martensita com una estructura fina, gra d'agulla.Ira A. Fulton College of Engineering and Technology
Equipaments Hi ha tres menes de forns que s'utilitzen comunament en tremp: forn bany de sal, forn continu, i la caixa de forn.Salt Bath Furnaces Cadascun s'utilitza en funció dels altres processos o menes de tremp que es fan en els diferents materials.
Factors que influeixen en el tremp La composició química de l'acer a trempar, especialment la concentració de carboni. També és molt important la presència de aleants, ja que amplien la franja temporal de refredament en què es pot obtenir martensita. La temperatura d'escalfament i el temps d'escalfament d'acord amb les característiques de la peça. La velocitat de refredament i els líquids on es refreda la peça per evitar tensions internes i esquerdament. Les tensions internes són produïdes per les variacions exagerades que se li fa patir a l'acer, primer elevant-la a una temperatura molt alta i després refredant-se. Aquestes tensions i esquerdes són conseqüència del canvi de volum que es produeix a l'interior de l'acer pel fet que el nucli refreda a menor velocitat. A les peces trempades cal donar-los un tractament posterior anomenat reveniment per eliminar les tensions internesTodd, Robert H., Dell K. Allen, and Leo Alting. Manufacturing Processes Reference Guide. 1st. Ed. New York: Industrial Press Inc., bharani 1994
Característiques generals del tremp És el tractament tèrmic més important que es realitza Fa l'acer més dur i resistent però més fràgil La temperatura d'escalfament pot variar d'acord amb les característiques de la peça i resistència que es desitja obtenir. El refredament és ràpid Si el tremp és molt enèrgic les peces es poden esquerdar.
Forn de tremp Els forns de tremp per escalfar peces petites que es vol trempar, són caixes metàl·liques que en el seu interior van recobertes de material refractari per a evitar pèrdues de calor, aquestes caixes porten incorporades diverses resistències elèctriques que produeixen l'escalfament de les peces a la temperatura requerida i porten incorporat un rellotge programador per al control del temps d'escalfament i un piròmetre que facilita el coneixement de la temperatura que hi ha a l'interior del forn.