Pelo uso de intenso calor da chama oxi-acetilênica uma fina camada da superfície de uma peça é rapidamente aquecida atingindo temperaturas acima da crítica - 850° C . Imediatamente em seguida a peça é duplamente resfriada pôr um jato de agua  e pela condução do calor ao seu interior.

O resfriamento brusco faz com que somente a superfície da peça seja temperada, permanecendo as demais partes com a dureza inicial.

A estrutura perlítica do aço é convertida em estrutura austenítica  ao ultrapassar a temperatura crítica. O rápido resfriamento provoca uma modificação estrutural na zona vizinha  à superfície dando lugar a formação de uma estrutura martensítica muito mais dura que a inicial. Esta camada de aproximadamente 3 mm proporciona uma proteção da peça sem afetar o seu interior.

Devido as diversas formas a serem temperadas, diversos dispositivos mecânicos são necessários  para a movimentação da chama e do jato de agua.

A forma do queimador é importante bem como o método de tempera a ser utilizado. A tempera oxi-acetilênica  portanto pode ser : Localizada, Progressiva, Localizada Giratória ou Giratória Progressiva.

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