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Universidad Autonoma del Caribe Jerson Montes Richard Johan Solano Blanco

¿Por qué se hundió el Titanic? Desde hace un siglo es una de las preguntas más frecuentes que se ha hecho la humanidad, muchas personas se preguntan como la enigmática embarcación llegó a hundirse en su primer naufragio. Son extensas la cantidad de respuestas que hay referente a esa pregunta, pero pocas son las personas que se preguntaron que si el material que se usó para construir el Titanic, fue el adecuado. Hoy tocaremos ese tema un poco más a fondo y dejaremos que los cuatro aspectos básicos de la ciencia e ingeniería de los materiales nos respondan esa pregunta con más detalle. Para responder a esta pregunta, se necesita aplicar los cuatro aspectos básicos del examen metalúrgico que ya se ha venido aplicando por más de un siglo, que son la estructura, el procesamiento, las propiedades y el comportamiento. En el texto nos indica que estos 4 aspectos son los que un ingeniero especialista en materiales debe siempre tener en cuenta para saber si es factible o no usar el material. Para la construcción del casco del Titanic, se hizo uso de capas de láminas de acero bajo en carbono, sabemos que el acero es una aleación del hierro. En el texto, nos muestra una comparación entre el acero utilizado en las placas del Titanic y el ASTM A36 (que es un acero moderno) y lo que un ingeniero en materiales debe tener en cuenta referente a la estructura son las dos fases del hierro que se presentan siempre, una es la Ferrita que es la fase más dúctil del hierro y la otra la cementita que es la más dura, otros factor que nos menciona el texto es la Microestructura del acero, que son la ferrita y la perlita que son las que ayudan al ingeniero a controlar el tamaño de grano del material ya que es uno de los parámetros más importantes a controlar. En el texto, nos deja ver clara la microestructura de los dos aceros, en donde nos dice que el acero usado para construir el Titanic contiene cuatro veces más de fosforo que el A36, una cantidad igual de nitrógeno; cerca de 2.5 veces la cantidad de silicio y una cantidad baja en Oxigeno comparado con el A36, también

se nota que el azufre en el acero del Titanic es casi el doble del A36 y su manganeso es menor en un 15%. En las fotomicrografías tomadas al acero del Titanic nos deja observar que las láminas blancas y negras son la perlita, las áreas grises son la ferrita y las dos estructuras elípticas más oscuras y pequeñas son partículas de MnS. Hay que mencionar que el tamaño de grano en el acero del Titanic es 12.5 veces más grande que en el A36. Teniendo en cuenta la Estructura y Microestructura del acero usado en las placas del Titanic, podemos pasar al procesamiento; ¿Qué proceso se usó para el acero de las placas del Titanic? Normalmente los procesos mas comunes para el procesamiento metalúrgico es amplia, los mas comunes son: a) fundir un metal o aleación, ponerle elementos aleantes o quitarle impurezas; b) una aleación sólida, un acero, que se calienta hasta una temperatura predeterminada, se le mantiene ahí por un tiempo pre calculado y se enfría a diferentes velocidades, permite obtener diferentes estructuras; c) deformar un metal o aleación ya sea comprimiéndolo (como en el proceso de forja), traccionándolo, estirándolo, (como en el proceso de trefilado) o aplastándolo entre dos rodillos —pudiendo estar el metal frío o caliente— (proceso de laminación), también modifica la estructura. El proceso de aceleración usado para el acero de las placas del Titanic fue el Hogar Abierto, en donde el arrabio fundido se calentaba y oxidaba al hacer pasar sobre su superficie una flama producida con una mezcla de combustible y de aire caliente; esto hacía que se alcanzaran altas temperaturas (estimadas entre 1500 y 1600ºC) y se pudiera utilizar chatarra de hierro para diluir el acero y así cambiar su composición; el refractario del horno podía ser ácido o básico(El refractario que se usó para el acero del Titanic fue ácido ya que en las pruebas se encontraron altas concentraciones de azufre y fosforo). Teniendo clara el procesamiento del acero en las placas del Titanic, podemos pasar a las propiedades que están ligeramente ligadas a la estructura del material pero con una diferencia básica, que es que nos dice cómo va a funcionar el material cuando se esté trabajando con el, es decir, las propiedades nos puede decir que tan fácil será deformarlo a la velocidad y a la temperatura que requiere el proceso; la capacidad del material para adquirir la forma que se necesita; la rapidez con la que se desgasta física o químicamente; la posibilidad de transformar su estructura; etcétera). Al acero de las placas del Titanic se le hicieron dos pruebas: una para para medir su resistencia a la tracción y otra para evaluar su resistencia al impacto. La prueba de tracción consiste en aplicar un esfuerzo (fuerza/área) uniaxial (en un sólo sentido), estirando la probeta del material hasta que se rompa. Existen normas sobre las dimensiones y la metodología de la prueba; algunos de los datos que se obtienen son: a) resistencia a la fluencia: es el esfuerzo donde se inicia la deformación plástica del material; b) resistencia tensil: es el máximo esfuerzo que soporta el material antes de fracturarse; c) elongación: es la diferencia entre las longitudes inicial y final de la probeta en relación a su longitud inicial, y d) reducción de área: al alargarse el material la sección transversal de la probeta se reduce; la cantidad de reducción, en relación a la medida original, nos da la reducción de área. En la comparación mostrada en el texto, el acero del Titanic, presenta una mas baja

resistencia a fluir y una mayor elongación; una razón para eso, es porque el tamaño de grano del acero en las placas del Titanic es mas grande que en un metal 1020; el tamaño de grano no se controlaba a principios de siglo. La resistencia tensil y la reducción de área son mayores en el acero del Titanic. Los científicos e ingenieros de materiales no pierden de vista que las propiedades dependen de la estructura y del procesamiento y que definen el comportamiento. También es posible decir que las propiedades y la estructura definen el procesamiento. Ya teniendo claro 3 de los 4 aspectos básicos de la ciencia de los materiales, tenemos por el ultimo el comportamiento, que es el que va de la mano con las propiedades de los materiales, pero no se nos puede olvidar que el procesamiento va a la mano también, ya que las impurezas y estructuras pueden impactar altamente en el material. En las pruebas hechas al acero de las placas del Titanic, se logró ver que la resistencia a la fluencia (el intervalo en donde el material funciona elásticamente) es mucho más bajo comparado a un acero 1020; los valores de elongación, de reducción de área y de resistencia tensil indican la superioridad del acero del Titanic porque puede resistir más esfuerzo durante la deformación plástica; así se deformará más antes de romperse, pero en las pruebas hechas al acero del Titanic se encontró que contenido de manganeso y azufre eran bajas y también se encontró que las relaciones entre oxígeno y fosforo eran altas, es decir, para estos materiales que tienen estas diferencias, son más dúctiles a bajas temperaturas, las temperaturas de transición, a las cuales las muestras del acero del Titanic dejan de ser dúctiles para volverse frágiles, son 32ºC y 56ºC. A —2ºC, temperatura a la que estaba el agua del Atlántico la noche del accidente, el acero del casco del Titanic se comportaba como un acero frágil; si se hubiese usado un acero A36, asi la temperatura hubiese llegado a -27°, el acero no se hubiese fracturado. Adicional a lo mencionado anteriormente, la relativa alta temperatura de transición de las muestras del acero del Titanic se ve influida por el mayor tamaño del grano y por el consecuente tamaño grande de las partículas de MnS. Se puede concluir que el material usado para el Titanic aún se usa en nuestra época para resistir a altas tracciones, sin embargo, visto las pruebas hechas en el material, nos hace ver que no se debía usar ese acero para exponerlo a las altas temperaturas del océano atlántico.