1. Control de Procesamiento y Microestructura (Aceros de Alto Manganeso)
El estudio de los conos de trituración de acero al manganeso es un ejemplo de cómo un defecto de procesamiento (tratamiento térmico) anula las propiedades intrínsecas del material, llevando a una falla prematura y costos elevados.
El acero de alto manganeso está diseñado para ser tenaz (resistente a la rotura frágil) y endurecerse por impacto in situ (transformación de austenita a martensita), en este estudio a causa principal de la falla prematura del Cono 2 fue un hipertemple inadecuado. Gracias a la ingeniería de materiales se sabe que el hipertemple es necesario para disolver los carburos y mantener la matriz austenítica. Con los conocimientos adquiridos podemos analizar la microestructura identificando que la presencia excesiva de carburos precipitados en los bordes de grano provoca la fragilización del material, la decohesión de granos, es decir el riesgo de fisuras, y el magnetismo no deseado que nos indica transformaciones de fases incompletas.
Saber sobre ingeniería de materiales también trae beneficios económicos ya que, al identificar la falla microestructural, se logra prolongar la vida útil de los componentes, mejorando la productividad, la seguridad industrial y reduciendo los costos asociados al recambio y las paradas de producción.
2. Estudio de Refractarios Sílice-Alúmina (Ladrillos de Mullita)
Este estudio demuestra la necesidad de la Ingeniería de Materiales para el control de la composición química, las fases estables y la resistencia a altas temperaturas (refractariedad)
La ingeniería de materiales establece el diagrama de fase SiO2−Al2O3, identificando la mullita como la única fase estable y su composición ideal (3/2). En el estudio el Ladrillo B contenía zonas con una relación Al2O3/SiO2 sub-estequiométrica, bajando su temperatura de primera fase líquida a 1595∘C."
Sabemos que las impurezas (especialmente K2O) actúan como fundentes, creando mezclas ternarias que reducen drásticamente el punto de fusión, por lo tanto, el alto contenido de K2O en el Ladrillo B podría haber bajado la temperatura de fusión hasta 985∘C, volviéndolo inutilizable para un horno de alta temperatura.
Con lo aprendido en este curso podemos relacionar propiedades como la porosidad y la densidad aparente con el rendimiento refractario y la resistencia al ataque químico/penetración de escoria y afirmamos que en el caso de estudio el Ladrillo A (menor porosidad) fue recomendado por su estructura más cerrada, lo que lo hace más resistente y duradero que el Ladrillo B que tiene mayor porosidad.
En conclusión, la Ingeniería de Materiales es un pilar de la confiabilidad industrial ya que una buena composición química no garantiza el rendimiento; el procesamiento (tratamiento térmico) y la microestructura deben ser controlados rigurosamente. Las pequeñas variaciones en la composición (impurezas) o en la estructura pueden tener efectos catastróficos en el rendimiento y la vida útil del componente.
Resulta evidente que la Ingeniería de Materiales es indispensable para diagnosticar fallas, prolongar la vida útil de los equipos y garantizar la calidad de los productos industriales.