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1. Tabela das principais propriedades dos aços
| Propriedade | Valor típico | Observações |
|---|---|---|
| Massa volúmica | ~7,8 g/cm³ | Elevada |
| Módulo de elasticidade (E) | ~200–210 GPa | Muito elevado |
| Resistência à tração | ~400–2000 MPa | Depende do tratamento |
| Dureza (HV) | ~150–800 HV | Muito variável |
| Condutividade térmica | ~15–50 W/m·K | Moderada |
| Condutividade elétrica | ~1–10 MS/m | Fraca a moderada |
| Dilatação térmica | ~10–17 ×10⁻⁶ /K | Variável |
| Ponto de fusão | ~1370–1510 °C | Depende da liga |
| Magnetismo | Sim (geralmente) | |
| Resistência à corrosão | Variável | Inox: excelente |
| Usinabilidade | Boa a moderada |
2. Descrição geral
Os aços constituem uma família de ligas caracterizadas pela adição de uma taxa variável de carbono e ferro. Outros elementos podem completar a liga para conferir ao aço uma gama muito ampla de propriedades mecânicas e físicas. A taxa de carbono determina a dureza da liga. Fala-se de aços macios ou extra-macios para baixos teores de carbono (-0,20 a 0,40%) e de aços duros ou extra-duros para altos teores de carbono (-0,40 a 0,70%). Embora o aço seja uma liga, fala-se de aço não ligado quando ele contém apenas ferro e carbono.
Um grande número de elementos pode ser adicionado ao ferro e ao carbono. O crómio, o níquel, o tungsténio, o titânio, o alumínio, o vanádio, o fósforo ou o silício constituem os principais. Alguns, consoante o seu teor, melhoram a resistência à corrosão, outros favorecem a maquinabilidade ou a temperabilidade, etc. Na relojoaria, ocupam um lugar central devido ao seu excelente compromisso entre resistência mecânica, elasticidade, maquinabilidade e estabilidade dimensional.
3. História
Pode considerar-se que existem três produtos ferrosos: o ferro, a fundição e o aço. Historicamente, a idade do ferro começa (consoante as culturas) por volta do ano -1200. Os chineses realizam as primeiras fundições de ferro fundido por volta do ano -500. Assim, produzem os primeiros aços, sendo o ferro recarburado em contacto com o carvão vegetal. Na Antiguidade, adicionam-se gases de combustão ao carvão vegetal para recarburar o ferro e melhorar a sua dureza (nomeadamente a do fio de ferramentas e armas).
A teorização das ligas começa no século 18e, mas é preciso esperar até meados do século 19e século para que a ciência permitisse compreendê-los e produzir aços de qualidade. Em 1855, Henry Bessemer registou a patente de um processo de produção de aço a baixo custo que iria marcar a revolução industrial. Já no início do século 20, o conversor a ar do processo Bessemer é substituído por conversores a gás (oxigénio) líquido, muito mais precisos, eficientes e económicos.
A ciência dos materiais não parou de evoluir desde então. A natureza e a composição das ligas, bem como os processos de produção do aço, evoluem continuamente para produzir materiais cada vez mais adaptados e eficientes.
4. Tipos de aços utilizados na relojoaria
Aços ao carbono
São os aços tradicionais utilizados para:
- Eixos (eixos de balanço, pivôs)
- Molas (molas de barrilete antigas)
- Ferramentas de relojoaria
Características:
- Muito boa dureza após têmpera
- Excelente acabamento possível (polimento espelhado)
- Sensível à corrosão
Aços inoxidáveis
Os aços inoxidáveis contêm pelo menos 10,5% de crómio, o que forma uma camada protetora contra a corrosão.
Utilização:
- Caixas de relógio
- Coroas, parafusos, componentes externos (caixa, mostrador)
Exemplos:
- 316L (padrão relojoeiro)
- 904L (melhor resistência à corrosão, mais caro)
Aços para molas
Utilizados para os espirais (historicamente) e as molas diversas.
Exemplos:
- Aços ao carbono melhorados
- Ligas tipo Elinvar (baixo coeficiente térmico)
Aços ligados especiais
Aços enriquecidos com elementos de liga para melhorar certas propriedades:
- Crómio, molibdénio → resistência ao desgaste
- Níquel → tenacidade
- Silício → elasticidade
Utilizados para:
- Rodas dentadas
- Pinhões
- Componentes sujeitos a fadiga
5. Aplicações relojoeiras
Os aços são utilizados para numerosos componentes:
- Eixos e pivôs → resistência + precisão
- Parafuso → resistência mecânica
- Molas → elasticidade
- Ferramentas relojoeiras → dureza
- Caixas → resistência à corrosão (inox)
6. Tratamentos térmicos e de superfície
As propriedades dos aços dependem fortemente dos tratamentos aplicados:
- Têmpera → aumento da dureza
- Revenido → melhoria da resiliência
- Nitretação → elevada dureza superficial
- Polimento → redução do atrito
7. Vantagens e limitações
Vantagens
- Excelente resistência mecânica
- Grande rigidez (módulo elevado)
- Muito boa resistência ao desgaste após tratamento
- Boa aptidão para tratamentos térmicos
- Usinabilidade controlada
- Polivalência (ampla gama de ligas)
- Custo controlado
- Possibilidade de acabamentos de altíssima qualidade (polimento espelhado)
Limites
- Sensibilidade ao magnetismo
- Risco de corrosão (exceto inox)
- Massa relativamente elevada
- Atrito superior a alguns materiais modernos
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