O trabalho analisou o tratamento térmico mais adequado entre têmpera com resfriamento ao ar e têmpera com resfriamento em água, utilizando métodos experimentais, tendo como material base o aço 4130H. A pesquisa foi conduzida por meio da realização de ensaios mecânicos de dureza e ensaios metalográficos, a fim de avaliar as mudanças microestruturais e as propriedades mecânicas resultantes de cada tratamento térmico. A dureza foi mensurada utilizando o método Rockwell C, enquanto a análise metalográfica permitiu a observação das transformações de fase ocorridas nas amostras tratadas. Os resultados mostraram que a têmpera com resfriamento em água proporciona um aumento significativo da dureza devido à formação de martensita, porém com maior risco de tensões residuais e trincas. Por outro lado, a têmpera com resfriamento ao ar resultou em uma dureza moderada, mas com uma microestrutura mais homogênea e menor suscetibilidade a defeitos. Com base na análise comparativa das propriedades mecânicas, conclui-se que a escolha do tratamento térmico deve considerar o uso final da peça: para aplicações que exigem máxima dureza e resistência ao desgaste, a têmpera em água é recomendada.