La tempra è una forma di trattamento termico utilizzata su metalli ferrosi, come ferro e acciaio, per migliorare le proprietà meccaniche del metallo. Il metallo viene riscaldato fino a raggiungere uno stato austenitico e quindi rapidamente raffreddato, o raffreddato, ma mantenuto ad una temperatura sufficientemente elevata da impedire la formazione di martensite per un lungo periodo. I metalli temperati hanno una maggiore resistenza, tenacità e resistenza alla distorsione, all’usura e all’infragilimento da idrogeno e sono spesso utilizzati nelle parti di macchine.
Nella prima parte del processo di austemperatura, il metallo viene riscaldato ad una temperatura compresa tra 1,350° F (circa 732° C) e 2,462° F (circa 1,394° C). Questo fa sì che subisca una transizione di fase che modifica la struttura cristallina dove sono disposti gli atomi di ferro, trasformandola in austenite. L’austenite viene quindi raffreddata, solitamente in un bagno di sale nitrato fuso, e raffreddata ad una temperatura compresa tra 459° F e 750° F (circa 232° C e 399° C). Viene quindi mantenuto a tale temperatura per un periodo di tempo che varia da alcuni minuti a diverse ore. Il tempo di permanenza del metallo nel bagno di sale e le precise temperature utilizzate in entrambe le fasi variano a seconda della composizione del metallo ferroso e delle proprietà meccaniche desiderate nel prodotto finale.
Il processo di austenitore differisce dal trattamento termico convenzionale, che raffredda rapidamente l’austenite in acqua o olio, solitamente a temperatura ambiente. Questo produce una forma di acciaio chiamata martensite. La martensite è piuttosto dura ma molto fragile e richiede un ulteriore trattamento termico, un processo chiamato rinvenimento, per diventare abbastanza duttile da poter essere utilizzata.
In genere, il risultato dell’autemperatura dipende dal materiale utilizzato. L’acciaio temprato diventa una forma di acciaio chiamata bainite, che è più duttile della martensite e non richiede rinvenimento aggiuntivo. È anche più forte, più tenace e più resistente all’usura per una data durezza rispetto agli acciai martensitici. Il ferro duttile austemperato si traduce in una struttura chiamata ausferrite, che ha una maggiore resistenza rispetto alla sua duttilità rispetto ai prodotti del trattamento termico standard.
Il processo di austemperatura è stato brevettato da EC Bain e ES Davenport nel 1933. Produceva acciaio di alta qualità, ma il processo era originariamente piuttosto costoso e non conveniente per la maggior parte degli usi. Ciò ne limitava l’uso alla produzione di parti ad alte prestazioni che richiedevano estrema tenacità e resistenza alla distorsione, come i componenti delle pistole. Fu solo negli anni ‘1960, quando i progressi tecnologici nella lavorazione dell’acciaio ridussero notevolmente i costi di produzione, che l’austemperatura divenne un mezzo economicamente praticabile per produrre acciaio per uso commerciale su larga scala.