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GLI ACCIAI

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2. Descrizione generale

Gli acciai costituiscono una famiglia di leghe caratterizzate dall’aggiunta di una quantità variabile di Carbonio e di ferro. Altri elementi possono completare la lega per conferire all’acciaio una gamma di proprietà meccaniche e fisiche molto ampia. Il tenore di carbonio determina la durezza della lega. Si parla di acciai dolci o extra-dolci per basse percentuali di carbonio (-0,20 a 0,40%) e di acciai duri o extra-duri per alte percentuali di carbonio (-0,40 a 0,70%). Sebbene l’acciaio sia una lega, si parla di acciaio non legato quando contiene solo ferro e carbonio.
Un gran numero di elementi possono aggiungersi al ferro e al carbonio. Il cromo, il nichel, il tungsteno, il titanio, l’alluminio, il vanadio, il fosforo o il silicio ne costituiscono i principali componenti. Alcuni, a seconda del loro tenore, miglioreranno la resistenza alla corrosione, altri favoriranno la lavorabilità o la temprabilità, ecc. Nell’orologeria, occupano un posto centrale grazie al loro eccellente compromesso tra resistenza meccanica, elasticità, lavorabilità e stabilità dimensionale.

3. Storia

Si può considerare che esistano tre prodotti ferrosi: il ferro, la fusione e l’acciaio. Storicamente, l’età del ferro inizia (a seconda delle culture) intorno all’anno -1200. I Cinesi realizzano le prime colate di fusione intorno all’anno -500. Realizzano così i primi acciai, essendo il ferro ricarburato a contatto con il carbone di legna. Nell’Antichità, si aggiungono gas di combustione al carbone di legna per ricarburare il ferro e migliorarne la durezza (in particolare quella del filo degli utensili e delle armi).

La teorizzazione delle leghe inizia nel 18^° secolo, ma bisogna attendere la metà del 19^° secolo perché la scienza permettesse di comprenderli e di produrre acciai di qualità. Nel 1855, Henry Bessemer depositò il brevetto di un procedimento di produzione dell’acciaio a basso costo che avrebbe segnato la rivoluzione industriale. Fin dall’inizio del 20^e secolo, il convertitore ad aria del procedimento Bessemer viene sostituito da convertitori a gas (ossigeno) liquidi molto più precisi, performanti ed economici.

La scienza dei materiali non ha mai smesso di evolversi da allora. La natura e la composizione delle leghe, così come i procedimenti di produzione dell’acciaio, evolvono continuamente per produrre materiali sempre più adatti e performanti.

4. Tipi di acciai utilizzati in orologeria

Acciai al carbonio

Sono gli acciai tradizionali utilizzati per:

• Assi (assi di bilanciere, perni)
• Molle (molle di bariletto antiche)
• Attrezzi da orologiaio

Caratteristiche:

• Ottima durezza dopo tempra
• Eccellente finitura possibile (lucidatura a specchio)
• Sensibili alla corrosione

Acciai inossidabili

Gli acciai inossidabili contengono almeno 10,5% di cromo, il che forma uno strato protettivo contro la corrosione.

Utilizzo:

• Casse di orologi
• Corone, viti, componenti esterni (cassa, quadrante)

Esempi:

• 316L (standard orologiaio)
• 904L (migliore resistenza alla corrosione, più costoso)

Acciai per molle

Utilizzati per i spirali (storicamente) e le molle varie.

Esempi:

• Acciai al carbonio migliorati
• Leghe tipo Elinvar (basso coefficiente termico)

Acciai legati speciali

Acciai arricchiti con elementi di lega per migliorare alcune proprietà:

• Cromo, molibdeno → resistenza all’usura
• Nichel → tenacità
• Silicio → elasticità

Utilizzati per:

• Ingranaggi
• Pignoni
• Componenti soggetti ad affaticamento

5. Applicazioni orologiere

Gli acciai sono utilizzati per numerosi componenti:

• Assi e perni → resistenza + precisione
• Vite → resistenza meccanica
• Molle → elasticità
• Utensili orologieri → durezza
• Casse → resistenza alla corrosione (inox)

6. Trattamenti termici e di superficie

Le proprietà degli acciai dipendono fortemente dai trattamenti applicati:

• Tempra → aumento della Durezza
• Rinvenimento → miglioramento della resilienza
• Nitrurazione → elevata Durezza superficiale
• Lucidatura → riduzione degli attriti

7. Vantaggi e limiti

Vantaggi

• Eccellente resistenza meccanica
• Grande rigidità (modulo elevato)
• Ottima resistenza all’usura dopo trattamento
• Buona attitudine ai Trattamenti termici
• Lavorabilità controllata
• Versatilità (ampia gamma di leghe)
• Costo contenuto
• Possibilità di finiture di altissima qualità (lucidatura a specchio)

Limiti

• Sensibilità al magnetismo
• Rischio di corrosione (esclusi gli inox)
• Massa relativamente elevata
• Attriti superiori rispetto ad alcuni materiali moderni