A martêmpera é um tratamento térmico muito similar aos tratamentos de têmpera. A microestrutura resultante de ambos os processos é a martensita, uma fase de elevada resistência mecânica, resistência à abrasão e ao desgaste. Na martêmpera, porém, as tensões residuais são menores, bem como o risco de empenos e trincas.
Assim como em muitos tratamentos térmicos, primeiro deve se realizar um aquecimento do aço até a formação de uma estrutura austenítica. O resfriamento ocorre inicialmente de forma brusca, até uma temperatura, em seguida há um passe isotérmico seguido de um resfriamento contínuo em um banho de óleo ou um banho de sais. O passe isotérmico garante que toda a seção da peça atinja a temperatura, garantindo uniformidade do processo. Como o resfriamento é contínuo, as tensões residuais são menores em comparação à tempera, além de permitir um melhor controle dimensional, o que justifica o maior custo da martêmpera. Após esta operação a peça deve passar por um tratamento de revenido, da mesma forma que na têmpera convencional.
Aços carbono e aços liga podem passar pelo tratamento térmico de martêmpera, incluindo também alguns aços para cementação. A espessura da peça pode ser um fator limitante ou a ser considerado neste processo, mas para muitos casos não há a necessidade de a estrutura ser inteiramente martensítica, podendo se realizar a martêmpera.
Meio de Resfriamento
O banho de sais possui vantagens em comparação ao banho de óleo, já que apresenta maior estabilidade química, atua em uma maior faixa de temperatura e sua limpeza é mais simples. O banho de sais só é viável a temperaturas acima de 160 °C e também apresenta riscos de explosão.
Martêmpera Modificada
Neste processo a temperatura do banho fica abaixo da linha de formação de martensita, geralmente em torno de 93 °C. São atingidas maiores velocidades de resfriamento por este processo, o que é vantajoso para aços de baixa temperabilidade.
