A têmpera refere-se a um arrefecimento brusco. Na química de polímeros e na ciência dos materiais, o processo de têmpera é usado para evitar processos que se dão em temperaturas mais baixas, tais como transformações de fase, disponibilizando apenas uma pequena janela de tempo em que a reacção é termodinamicamente favorável e cineticamente acessivel. Por exemplo, pode reduzir a cristalinidade e por consequência aumentar a rigidez de ligas e plásticos (produzidos através de polimerização).
Em metalurgia, é mais frequentemente usado no endurecimento de aço ao introduzir martensita, submetendo o aço a um arrefecimento brusco e obrigando-o a passar pelo seu ponto eutetóide, a temperatura onde a austenita se encontra instável. Em ligas de aço com outros metais, tais como o niquel e o manganês, a temperatura eutectóide torna-se mais baixa, mas as barreiras cinéticas à transformação de fase são iguais. Isto permite que o processo de têmpera comece a uma temperatura mais baixa, tornando o processo mais fácil. O aço rápido também possui tungstênio, que tem como função o aumento das barreiras cinéticas e dar a ilusão que o material arrefeceu mais rapidamente do que realmente foi. Até o arrefecimento de tais ligas ao ar (processo de normalização) obtém muitos dos efeitos desejados do processo de têmpera e so depois disso tudo que o aço pode ser entao comercializado.
A tempera tem como objetivo a obtenção de uma microestrutura que proporcione propriedades de dureza e resistência mecânica elevadas. A peça a ser temperada é aquecida à temperatura de austenitização e em seguida é submetida a um resfriamento brusco, ocorrendo aumento de dureza. Durante o resfriamento, a queda de temperatura promove transformações estruturais que acarretam o surgimento de tensões residuais internas. Sempre após a têmpera, temos que realizar o revenimento, para a transformação da martensita em martensita revenida.
