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1. Tabla de las principales propiedades de los aceros
| Propiedad | Valor típico | Observaciones |
|---|---|---|
| Densidad | ~7,8 g/cm³ | Elevada |
| Módulo de Elasticidad (E) | ~200–210 GPa | Muy elevado |
| Resistencia a la tracción | ~400–2000 MPa | Depende del tratamiento |
| Dureza (HV) | ~150–800 HV | Muy variable |
| Conductividad térmica | ~15–50 W/m·K | Moderada |
| Conductividad eléctrica | ~1–10 MS/m | Baja a moderada |
| Dilatación térmica | ~10–17 ×10⁻⁶ /K | Variable |
| Punto de fusión | ~1370–1510 °C | Depende de la Aleación |
| Magnetismo | Sí (generalmente) | |
| Resistencia a la corrosión | Variable | Inoxidable: excelente |
| Maquinabilidad | Buena a moderada |
2. Descripción general
Los aceros constituyen una familia de Aleaciones caracterizadas por el aporte de una proporción variable de carbono y de hierro. Otros elementos pueden completar la aleación para conferir al acero una amplia gama de propiedades mecánicas y físicas. El contenido de carbono determina la dureza de la aleación. Se habla de aceros suaves o extra suaves para bajos contenidos de carbono (-0,20 a 0,40 %) y de aceros duros o extra duros para altos contenidos de carbono (-0,40 a 0,70 %). Aunque el acero es una aleación, se habla de acero no aleado cuando solo contiene hierro y carbono.
Un gran número de elementos pueden añadirse al hierro y al carbono. El cromo, el níquel, el tungsteno, el titanio, el aluminio, el vanadio, el fósforo o el silicio constituyen los principales. Algunos, según su contenido, mejorarán la resistencia a la corrosión, otros favorecerán la maquinabilidad o la templabilidad, etc. En relojería, ocupan un lugar central debido a su excelente equilibrio entre resistencia mecánica, elasticidad, maquinabilidad y estabilidad dimensional.
3. Historia
Se puede considerar que existen tres productos ferrosos: el hierro, la fundición y el acero. Históricamente, la edad de hierro comienza (según las culturas) hacia el año -1200. Los chinos realizan las primeras coladas de fundición hacia el año -500. Así logran los primeros aceros, ya que el hierro se recarbura al contacto con el carbón vegetal. En la Antigüedad, se añaden gases de combustión al carbón vegetal para recarburar el hierro y mejorar su dureza (en particular la del filo de las herramientas y las armas).
La teorización de las aleaciones comienza en el siglo 18, pero hay que esperar a mediados del siglo 19 siglo para que la ciencia permitiera comprenderlos y producir aceros de calidad. En 1855, Henry Bessemer registró la patente de un proceso de producción de acero de bajo costo que marcaría la revolución industrial. Desde principios del siglo 20, el convertidor de aire del proceso Bessemer fue reemplazado por convertidores de gas (oxígeno) líquido mucho más precisos, eficientes y económicos.
La ciencia de los materiales no ha dejado de evolucionar desde entonces. La naturaleza y la composición de las aleaciones, así como los procesos de producción del acero, evolucionan continuamente para producir materiales cada vez más adaptados y eficientes.
4. Tipos de aceros utilizados en relojería
Aceros al carbono
Estos son los aceros tradicionales utilizados para:
- Ejes (ejes de volante, pivotes)
- Muelles (muelles de barrilete antiguos)
- Herramientas de relojería
Características:
Aceros inoxidables
Los aceros inoxidables contienen al menos 10,5 % de cromo, lo que forma una capa protectora contra la corrosión.
Uso:
- Cajas de reloj
- Coronas, tornillos, componentes externos (caja, esfera)
Ejemplos:
- 316L (estándar relojero)
- 904L (mejor resistencia a la corrosión, más costoso)
Aceros para resortes
Utilizados para los espirales (históricamente) y los resortes diversos.
Ejemplos:
- Aceros al carbono mejorados
- Aleaciones tipo Elinvar (bajo coeficiente térmico)
Aceros aleados especiales
Aceros enriquecidos con elementos de aleación para mejorar ciertas propiedades:
- Cromo, molibdeno → resistencia al desgaste
- Níquel → tenacidad
- Silicio → elasticidad
Utilizados para:
- Ruedas dentadas
- Piñones
- Componentes sometidos a fatiga
5. Aplicaciones relojeras
Los aceros se utilizan para numerosos componentes:
- Ejes y pivotes → resistencia + precisión
- Tornillo → resistencia mecánica
- Muelles → elasticidad
- Herramientas relojeras → dureza
- Cajas → resistencia a la corrosión (inoxidable)
6. Tratamientos térmicos y de superficie
Las propiedades de los aceros dependen fuertemente de los tratamientos aplicados:
- Temple → aumento de la dureza
- Revenido → mejora de la resiliencia
- Nitruración → dureza superficial elevada
- Pulido → reducción de la fricción
7. Ventajas y limitaciones
Ventajas
- Excelente resistencia mecánica
- Gran rigidez (módulo elevado)
- Muy buena resistencia al desgaste después del tratamiento
- Buena aptitud para los tratamientos térmicos
- Maquinabilidad controlada
- Versatilidad (amplia gama de aleaciones)
- Costo controlado
- Posibilidad de acabados de muy alta calidad (pulido espejo)
Límites
- Sensibilidad al magnetismo
- Riesgo de corrosión (excepto inoxidable)
- Masa relativamente elevada
- Fricción superior a la de algunos materiales modernos
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