Temperar o aço

Sempre vi magia nas forjas e nos ferreiros a moldar e a temperar o aço.
Meter um ferro dentro de um forno até ao rubro e depois arrefecê-lo bruscamente na água, para lhe dar a dureza necessária a uma arma “indestrutível”, tem de ter uma base científica. As espadas Excalibur (a espada do rei Artur) e as dos samurais teriam de ser obras de tecnologia, para se terem imposto ao imaginário colectivo.

Revendo os conceitos:
O ferro existe na natureza em abundância sob a forma de vários minerais: a hematite (Fe2O3), a magnetite (Fe3O4), a limonite (FeO(OH)), a siderite (FeCO3), a pirite (FeS2) e a ilmenite (FeTiO3). A maior parte são óxidos, com maior ou menor grau de impurezas.
O ferro é o metal mais usado pelo homem (95% da produção mundial de metal), devido ao seu baixo preço e dureza, e é principalmente empregue na construção de automóveis, barcos e componentes estruturais de edifícios. Em 2004, os cinco maiores produtores de ferro eram a China, o Brasil, a Austrália, a Índia e a Rússia, com 74% da produção mundial.
O ferro (do latim ferrum) é um elemento químico, símbolo Fe, de número atómico 26 (26 protões e 26 electrões) e massa atómica 56.
Para se extrair o ferro dos minérios de ferro, usam-se altos-fornos onde o minério é fundido a temperaturas perto dos 1500 ºC. Aí é-lhe adicionado carbonato de cálcio (CaCO3) que, além de lhe fazer diminuir o ponto de fusão, reage com as impurezas formando a escória. Também é adicionado coque (carbono amorfo, com mais de 90% de pureza) para promover a redução do Fe3+ em Fe.
O que se obtém neste processo é a “gusa” (uma mistura de ferro com carbono), que se armazena em lingotes. O ferro puro (ferro macio) não tem utilidade prática por ser muito maleável e facilmente oxidável.
É possível adicionar outros elementos ao ferro e formar ligas com grande variedade de propriedades mecânicas. Os aços são ligas de ferro e carbono, que podem conter outros elementos.

Dependendo do seu conteúdo em carbono são classificados em:
Aço baixo em carbono. Contém menos de 0.25% de carbono em peso. São pouco duros mas dúcteis. São utilizados em veículos, canos, elementos estruturais e outros.
Aço médio em carbono. Entre 0,25% e 0,6% de carbono em peso. São mais resistentes que os anteriores, mas menos dúcteis. São empregues em peças de engenharia que requerem uma alta resistência mecânica e ao desgaste.
Aço alto em carbono. Entre 0,60% e 1,4% de carbono em peso. São os mais resistentes, mas também os menos dúcteis. Adicionam-se outros elementos para que se formem carbonetos (p.ex: carboneto de tungsténio, quando é adicionado à liga o volfrâmio). Estes aços mais duros são utilizados na fabricação de ferramentas e de armas.
Um dos inconvenientes do ferro é que se oxida com facilidade. Mas se lhe adicionarmos crómio, torna-se resistente à corrosão. São os chamados aços inoxidáveis.
Quando o conteúdo de carbono da liga é superior a 2,1% em peso, a liga metálica é denominada ferro fundido. Estas ligas apresentam, em geral, entre 3% e 4,5% de carbono em peso. Existem diversos tipos de ferros fundidos. Dependendo do tipo têm aplicações diferentes: em motores, válvulas, engrenagens e outras.
Os óxidos de ferro são também utilizados em pinturas.

Temperar é transformar um metal num composto homogéneo com uma estrutura molecular tal que não haja planos de clivagem.
Esse arranjo molecular é muito específico de uma determinada temperatura, e desfaz-se quando o arrefecimento é natural, pelo que se tenta fixá-lo arrefecendo-o rapidamente.

É aqui que está a magia do ferreiro.