En nuestro mercado, hablando de varillas, flechas o arpones de pesca submarina, allí cada cual con el nombre que prefiera emplear, un pedazo de acero inóxidable, indudablemente, se parece mucho a otro. Sin embargo, otra cosa diferente puede ser lo que se esconda debajo de esa, normalmente, pulida y brillante superficie. Me refiero a los secretos del acero.

A medida que vamos profundizando sobre diferentes aspectos técnicos del material de pesca, vamos tomando conciencia de la importancia de algunos factores. En esta ocasión, quiero tratar sobre la robustez de un material difícil de evaluar a simple vista y del que acabamos conociendo sus características básicas, para bien o para mal, sólo después de usarlo: me refiero a las varillas de nuestros fusiles. Hace algunos años, salió este asunto en la conversación que estaba manteniendo con el gerente de una de las mayores empresas del sector subacuático, una persona con mucha experiencia, y a mi parecer, sensata y práctica. Para el caso que tratamos, lo más relevante que recuerdo, sin duda, era su afirmación de que el consumidor solamente se fijaba en el precio a la hora de comprar una varilla. No dudé de sus datos, pero fue una afirmación que me dio en qué pensar: ¿era un mercado maduro aquel que no daba importancia a la calidad de un elemento que, a mi juicio, por muchas razones era importante? En el tiempo transcurrido desde entonces, creo que las cosas han cambiado. Estamos mejor informados y somos unos consumidores que mostramos más interés por cualquier detalle que pueda afectar a nuestra actividad, a la vez que exigimos que nuestro dinero dé de sí todo lo posible. No creo que un material, por barato que sea, que se deteriore rápidamente con uso ligero nos deje indiferentes: puntas romas, torcidas o rotas al primer roce con una roca, fracturas o deformaciones del material con el debatirse de una pequeña presa, vuelos exageradamente serpeantes, que además de denotar la falta de solidez del producto provocan unas considerables pérdidas de energía, con todas las consecuencias asociadas en lo que afecta al alcance y a la energía con la que se golpea la presa, sin hablar de la repercusión que tiene todo ello en la precisión de los disparos, estimo que no deben aceptarse.

Breve historia del acero

El acero es una mezcla de metales (aleación) formada por varios elementos químicos, principalmente hierro y carbón como componente minoritario, cuyas primeras referencias históricas tienen 600 años. No se conoce con exactitud cuándo se descubrió la técnica de fundir mineral de hierro para producir un metal susceptible de ser utilizado, pero los primeros utensilios de hierro descubiertos por los arqueólogos en Egipto datan del año 3000 a.C., y se sabe que antes de esa época se empleaban para hacer adornos. Los griegos ya conocían, hacia el 1000 a.C., una técnica de cierta complejidad para endurecer armas de hierro mediante un tratamiento térmico. Las aleaciones de hierro producidas por los primeros artesanos (y, de hecho, todas las aleaciones fabricadas hasta el siglo XIV d.C.) se clasifican en la actualidad como hierro forjado. Para producir esas aleaciones se calentaba una masa de mineral de hierro y carbón vegetal en un horno o forja con tiro forzado. Ese tratamiento reducía el mineral a una masa esponjosa de hierro llena de una escoria formada por impurezas metálicas y cenizas de carbón vegetal. Esta esponja de hierro se retiraba mientras permanecía incandescente y se golpeaba con pesados martillos para expulsar la escoria y para soldar y consolidar el hierro. En ocasiones, esta técnica de fabricación producía accidentalmente auténtico acero en lugar de hierro forjado. Los artesanos del hierro aprendieron a fabricar acero calentando hierro forjado y carbón vegetal en recipientes de arcilla durante varios días, con lo que el hierro absorbía suficiente carbono para convertirse en auténtico acero. Después del siglo XIV se aumentó el tamaño de los hornos utilizados para la fundición y se incremento el tiro para forzar el paso de los gases de combustión para mezclar las materias primas. En estos hornos de mayor tamaño, el mineral de hierro de la parte superior del horno se reducía a hierro metálico y a continuación absorbía más carbono como resultado de los gases que lo atravesaban. La producción moderna del acero emplea altos hornos que son modelos perfeccionados de los usados antiguamente.

Inoxidable

Un tipo particular de acero es el acero inoxidable, que se caracteriza por su alta resistencia a la corrosión. Es una aleación formada por hierro principalmente y como mínimo un 10’5% de cromo en peso. Contiene cantidades menores variables de níquel y puede también contener molibdeno, titanio, cobre, aluminio, silicio y nitrógeno, agregados para mejorar ciertas propiedades. El hierro puro es inestable, es decir, tiende a combinarse con el oxígeno en presencia de agua. Los aceros normales deben protegerse mediante pinturas, por galvanizado (recubiertos de una capa de zinc) o mediante resinas epoxi, para evitar su corrosión. En cambio, el cromo contenido en el acero inoxidable tiene una gran afinidad para el oxígeno, y forma una fina, densa y no porosa, continua, indisoluble, adherente, tenaz, autoregenerante e impermeable película de óxido de cromo en la superficie que evitará que el material siga siendo atacado. Este fenómeno se conoce como pasivación. Los aceros inoxidables son un producto típico del siglo XX y vieron la luz en vísperas de la primera guerra mundial. La paternidad de su descubrimiento es muy controvertida, pero parecer ser que fue el inglés Harry Brearley, en 1913, el primero en producir acero inoxidable verdadero. Después de la segunda guerra mundial, y gracias a las innovaciones técnicas en el sector siderúrgico, se consiguió un aumento de la producción, con un abaratamiento de los costes y, por lo tanto, un precio más bajo en el mercado. Los cuatro tipos principales de acero inoxidable son: Austenítico, que es el tipo de acero inoxidable más usado, también en nuestras varillas, con un contenido mínimo de níquel del 7% (el cromo varía del 16 al 18 %); Ferrítico, que tiene características similares al acero suave pero con mejor resistencia a la corrosión (el contenido en cromo varía del 12% al 17%); Duplex, que es una mezcla de ferrítico y austenítico (incrementa su resistencia y ductilidad); Martensítico, que contiene del 11 al 13% de cromo, y es fuerte y duro, pero su resistencia a la corrosión es moderada (se emplea, por ejemplo, en cuchillería).

Investigando el acero de nuestras varillas

Aunque se fabrican varillas en otros materiales, hoy en día mayoritariamente se usa el acero inoxidable como materia prima. Los fabricantes generalmente no dan explicaciones sobre el tipo de acero inoxidable empleado, pues muchos lo consideran como un secreto profesional, pero todo indica que la mayor parte están fabricadas con el tipo austenítico. Hay varios detalles que pueden delatar el acero utilizado, pues por el elemento a fabricar y su relativo bajo precio en el mercado, deben ser aceros cuyo coste no sea elevado, y por lo tanto de producción masiva, y además de tener un buen comportamiento contra la corrosión, deben tener excelentes prestaciones mecánicas en cuestiones de dureza (1), rigidez (2) y elasticidad (3), características que requieren que el material se pueda templar (4). Añadiré que las fichas técnicas de todos los aceros inoxidables susceptibles de tomar temple por tratamientos térmicos, el más habitual, son materiales magnéticos. En consecuencia, desconfiad de las varillas que no son atraídas fuertemente por un imán. En este sentido, en un muestreo realizado sobre las varillas de nuestro mercado, entre otras características he medido sus durezas, que oscilan entre 35 y 45 Rc, aunque he detectado alguna que ni siquiera alcanzaba 12 Rc, siendo este último, efectivamente, un material no magnético. Con los datos obtenidos, también se puede deducir que mayoritariamente se trata de aceros austeníticos, probablemente del Tipo 301 (algún fabricante lo menciona) o, en pocos casos, del Tipo 630. Éste, también conocido por 17-4 PH, sobre todo en Norte América, es más caro en origen que el de Tipo 301, y además de contener más silicio y menos carbono, contiene del 3 al 5 % de cobre en su composición, por lo que las varillas fabricadas con él son de un color manifiestamente cobrizo. Por sus características mecánicas quizás serían más interesante los aceros martensíticos, que fueron los primeros desarrollados industrialmente para aplicaciones de cuchillería, pero su mal comportamiento a la oxidación en ambientes marinos y su precio, los hace poco aconsejables en el caso que nos afecta. Como se ha mencionado, también he detectado en el mercado varillas no magnéticas cuyo comportamiento es muy malo, pues se doblaban con mucha facilidad y son muy blandas. Estas últimas, generalmente son de diámetros superiores a 7 mm. Deduzco que están fabricadas con el acero inóxidable más abundante y barato del mercado, el de Tipo 304 (se estima que el 50 % de la producción mundial de acero inoxidable es de este tipo), que no toma temple con tratamientos térmicos y es muy blando. Creo que se detectan en diámetros superiores a 7 mm porque en el mercado europeo normalmente no se utilizan, con lo que al fabricante de las varillas no le compensa hacer el pedido mínimo a su proveedor (por mis datos, entre 300 y 500 kg por pedido, lo que representa unos cientos de varillas) de acero de la calidad adecuada en diámetros de muy mala comercialización, y si tiene una demanda puntual de una varilla gruesa, alguno, en lugar decir simplemente que no disponen de ellas, opta por utilizar material de Tipo 304, de bajo coste y fácil adquisición en cualquier comercio local, pero de características no adecuadas al caso.

Material y proceso de fabricación marcan las prestaciones

El proceso de fabricación comienza por la selección del material básico a emplear, que se compra en barras calibradas según el diámetro de la varilla a fabricar. Este aspecto es crítico, pues para una misma denominación de material hay calidades diferentes (depende del proveedor y de su proceso de fabricación). A partir de ese momento, independientemente del material, la varilla se corta a la longitud deseada y se le realizan los mecanizados necesarios (agujeros, entalladuras, rebajes, etc.) utilizando las herramientas apropiadas bajo el chorro de un líquido lubricante y refrigerante para que éstas no se degraden con rapidez. El roce de las herramientas calienta la varilla en la zona trabajada hasta ponerla al rojo vivo, y el enfriamiento consiguiente, bajo el chorro de refrigeración, la templa aún más en esa zona: por eso las varillas se rompen generalmente por los lugares donde han trabajado las herramientas, pues además de reducir en esos puntos la sección efectiva del material, éste se vuelve más frágil. Después de la mecanización, para eliminar el efecto nocivo del temple y mejorar la elasticidad, sería necesario un recocido (5), que encarece el proceso. Normalmente, las varillas que utilizamos en Europa no se tratan después de su mecanizado. Este proceso es barato pero tiene las contrapartidas negativas que he mencionado. Otra forma de fabricación, poco usada, más cara pero indudablemente de mejores resultados, la que se usa con el acero 17-4 PH, es partir de un material más blando y, después de terminar los mecanizados, tratar térmicamente la varilla. En el caso de los Tipo 301, sin tratamientos posteriores, se obtienen varillas baratas pero frágiles y que se doblan con relativa facilidad. Respecto a las varillas mecanizadas en blando y que después se templan, presentan un grado de dureza elevado y uniforme, y son mucho más resistentes a todas las solicitaciones mecánicas, aunque su precio es muy superior en función de los mayores costes en material y proceso de fabricación.

Cuestiones personales

Durante los últimos años, he estudiado diferentes posibilidades para mejorar la calidad de las varillas, pero no ha sido hasta hace poco cuando he podido poner en práctica los conocimientos adquiridos, gracias, debo reconocerlo, a la inestimable colaboración de Carlos Thomas. Inmerso como estoy en el diseño de un potente fusil para grandes presas, que quizás algún día pueda poner a disposición del publico si consigo quedar satisfecho con las pruebas que espero realizar durante este año, uno de los problemas que me he encontrado ha sido precisamente el de las varillas que debería usar. En un primer momento, por robustez, pensé en una varilla de 8 mm o más. Para mi desánimo, y como he apuntado anteriormente, he comprobado que esto plantea un problema de difícil solución en el mercado europeo. Queda el mercado americano, donde sí es factible encontrarlas fabricadas con el excelente acero 17-4 PH, pero su precio y los problemas a la hora de obtener repuestos con rapidez me hacen ser reticente a adoptarlas.

Mejoras del material

El convencimiento de que la solución debía buscarla aquí, con un material robusto, sencillo de encontrar y cuyo coste fuera razonable, lo que en el mercado nacional casi inevitablemente me obligaba a pensar en el acero de Tipo 301 en un diámetro de 7 mm como límite, me llevó a explorar al máximo las posibilidades del material y del diseño de la varilla. Como ya he mencionado, gracias a la colaboración de Carlos Thomas, que se ha encargado de poner en práctica el tratamiento especial que he diseñado para el acero, y que se aplica después del mecanizado de la varilla, he obtenido ventajas notables en sus prestaciones originales, de las que destacan una dureza uniforme en toda la varilla de 47 Rc, un incremento superior al 30 % en el límite de rotura y de más de un 42 % en el módulo de elasticidad (ver gráficas). Por ultimo, el intenso color dorado dado por el tratamiento me ha parecido preferible mantenerlo para que la varilla sea algo más discreta a los ojos de mis futuras presas.

Mejoras del diseño

Otro aspecto que puede hacer más robusto el resultado es el diseño de la varilla, y en ese sentido primero hice varios ensayos para observar y cuantificar cuáles eran los puntos más débiles del material habitual. Resultaron ser, como era previsible, las entalladuras para el obús cuando se les aplica una fuerza perpendicular al plano de fresado. Para dar una idea de las magnitudes en juego, una varilla necesita, aproximadamente, un 40 % de fuerza menos para partirse por la entalladura que por el agujero del remache de la aletilla. La consecuencia de estos ensayos ha sido que en mi diseño las entalladuras han sido sustituidas por unos pernos doblados a modo de ganchos, pues éstos sólo requieren unos taladros que debilitan mucho menos el material. Ahora, para romper mi varilla de 7 mm por su punto más débil son necesarios cerca de 260 kg, algo impensable con un producto normal.

Siempre que me involucro en los aspectos técnicos del material y hablo de ello, está en mi ánimo hacer una aportación útil a nuestra cultura divulgando cuestiones que considero de interés. A pesar de ello, estoy seguro de que para los lectores algunas veces los argumentos empleados resultarán áridos e incomprensibles. Si es así, espero que comprendáis que es difícil tratar ciertos asuntos en profundidad con sencillez. En cualquier caso, me daría por satisfecho si consideraseis oportuno conservar para vuestro bagaje de conocimientos personales los aspectos más básicos aquí tratados.

Josetxo Errondosoro