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Procédé pour le traitement de rails oa antres pièces mas- sives ".
La présente invention se rapporte aa traitement thermi- qae de rails et antres pièces massives.
L'invention a poar bat d'empêcher, dans le métal da rail ou autre pièce massive, des tensions permanentes qui tendent à s'y produire pendant le refroidissement, en particulier pendant le refroidissement rapide qai a lion lors de la trem- pe.
Lorsqu'on soumet an rail à ane opération de refroidis- sement rapide, des différences marquées de températures sont produites entre des parties différentes da métal da rail.
Ces différences de température, en particulier celles entre les partie intérieure et extérieure de la tête oa champi- gnon da rail , produisent dans le métal des tensions plus oa moins fortes, qai peavent avoir poar résultat une fai- blesse permanente oa d'antres défauts dans le rail,si on laisse le rail se refroidir de la manière habituelle, un but
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important de l'invention est d'empêcher ces tensions d'avoir pour résultat des défauts permanents dans le métal. Une ca- ractéristiqae essentielle de l'invention réside dans l'éli- mination de ces tensions pendant que le rail est encore chaud.
Ce résultat est obtenu en soumettant le rail, pendant qatil possède des différences marquées de température, à une opération de chantage rapide pour réduire rapidement les différences de température,
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L'invention est décrite ci-apr de façon détaillée,en référence , nnaforr# de réalisation particuliers. Le dessin ci-joint représente ane vue en coupe transversale dan rail auquel 8 f appli gJ.1.e cette description particulière.
Ce rail pèse environ 65 kg par mètre , a une longueur de 13 mètres environ et possède ane composition rentrant dans les limi- tes sa ivantes :
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Carbone Manganèse Phosphore Soafre 8àliciam
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<tb>
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0,63 1,33 0,023 0,044 0,16 0,72 1,43 0,022 Cl,ê42 0,19 0,68 0, 72 0,023 O,f62 0,13
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<tb> 0,72 <SEP> 0,79 <SEP> 0,024 <SEP> 0,060 <SEP> 0,19
<tb>
<tb> 0,74 <SEP> 0,69 <SEP> 0,023 <SEP> 0,049 <SEP> 0,26
<tb>
<tb> 0,86 <SEP> 0,81 <SEP> 0,023 <SEP> 0,057 <SEP> 0,22
<tb>
Un rail de la section transversale représentée est pro-
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duit dans le laminoir à rails de la manière babîtuelle. On laisse e le rail se refroidir à partir de la température qa.'il possède à la sortie da laminoir Jaaqatà ce qcllan bord d'une des ailes da patin devienne magnétiqaa.
Il est évident qu'à ce moment, de beaucoup la plus grande masse da rail se trou- va encore au-dessus de la zone des températures critiqaes,on plonge le rail dans cet état dans unn bain d'eatt pendant 30 secondes, pais on l'enlève et on le plonge immédiatement dans un bain de plomb fonda, possédant une température d'en- viron 530-5400 C.
Un le maintient dans ce bain de plomb pen-
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dant ans période de 4 à 5 mimtes. pa bain de plomb, on le
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fait passer immédiatement dans un four fermé , qui est main- tenu à une température d'environ 530-540 C, où on le main- tientlà une température sensiblement uniforme pendant une pé- riode de temps comprise de préférence entre une heure et une heure et demie, bien qa'on paisse le maintenir dans ce four pendant an temps quelque peu plas long, par exemple, jusqu'à trois heures. On retire alors le rail da four et on le lais- se refroidir à l'air.
Le traitement du rail, tel qu'il vient d'être décrit, comnrend: en premier lieu, an refroidissement rapide de la pins grande partie du rail à travers la zone des températures critiqaes; en deuxième lion, la réduction rapide des dif- férences de température da rail dans le bain de plomb, les- quelles différences de températures ont été produites par l' opération de refroidissement rapide ;en troisième lieu, l'étirage da métal da rail dans le four, c'est-à-dire la production d'ane texture sorbitiqae oa troostitique-sorbi- tiqae dans le métal daroi; et, en quatrième lien, le refroi- dissement da rail à la température ambiants.
Le refroidissement rapide du métal da rail a lieu non seulement pendant que le rail se trouve réellement dans le bain d'eaa. servant à la trempa, mais continue pendant l'intervalle de temps qui s'écoule entre son enlèvement da bain et son immersion dans le bain de plomb, Bien que l'im- mersion da rail de ne le bain de plomb sa ive " immédiatement" son enlèvement du bain d'eau, il est évident qae, pour la manipulation d'une pièce telle qa'an rail, l'intervalle de temps entre les deax phases doit nécessairement avoir une durée appréciable.
Dans le traitement de rails de la sec- tion représentée, cet intervalle de temps a ordinairement été de vingt secondes ou moins. Il y a lien de se rappeler toatefois que l'opération de refroidissement rapide se pour- sait pendant an court intervalle de temps après que le rail a été retiré da bain servant réellement à la trempe.
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Cette opération de refroidissement rapide du. rail pro- duit des différences très marquées de température dans dif- férentes parties da rail. Les parties les moins épaisses, telles que l'âme et le patin, seront à des températures sen- siblement plas basses que le champignon du rail ; les parties
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extérieures da rail seront à des températures beaclcoup plus basses que 1'Întdriear. Ces différences de température entre les parties intériea.res et extérieures sont partica- lièrement prononcées dans la téta ou champignon da rail. l'immersion immédiate da rail, dans un bain de plomb à 530-
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540 C, est par coni3êqaent particl:1lièrexmnt importante pour empacher la production de tensions permanentes, et des dêfad; qui en résultent, dans le champignon da rail.
Lors de l'im- msrsion da rail dans le bain de plomb à 530-540"C, il se produit une transmission rapide de chaleur à l'extérieur da rail et les différences de températures sont rapidement
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r6da.i tes.
Lorsqu'on plonge le rail dans le bain de plomb, une assez grande partie de la massa du rail se trouve encore au-dessus de la zone des températures de " chauffage au bleu"
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Ceci est partianliétement vrai pour le champignon da rail.
Alors que l'opération de refroidissement rapide a été suf-
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fisante poar abaisser la température de toute la masse da métal da rail à des températures inférieures à la zone des températures critiqaes, 1 ' int é r ie ar de la tête oa champignon da rail se trouve encore au-dessus de la zone des tempéra- tares de chauffage au bleu. Ceci est important, car l'éli -
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mination ou la r6<mc'cion sensible de différences de tempé- rature dans le champignon du rail, alors qu'une masse consi- dérable de celui-ci se trouve encore au-dessus de la zone
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des températures de chauffage aa bleu, diminue notablarsnt les chances de l'existence de défauts permanents das aux tensions produites par des différences de température.
Une
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immersion de quatre à cinq minates dans le b,ain de plomb
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poar cette région particulière da rail, refroidi comme spéci- fié ci-dessus, est saffisante pour égaliser sensiblement les températures da rail on tout aa moins poar rédaire nota- blement les différences de température.
Comme indiqué ci-dessus, on retire ensuite le rail du bain de plomb et on l'introduit dans an foar maintenu à une température de 530-540 C, environ, pour @ " étirer" le mé- tal da rail, qui est passé rapidement à travers la zone des températares critiqaes, avec la transformation qui en résal- te de la texture de ce métal à l'état de sorbite on de troostite-sorbite. On laisse ensuite le rail se refroidir à l'air. On peut modifier le procédé tel que décrit ci-dessas, en effectuant l'opération d'étirage da métal dans le bain de plomb au lieu de le faire dans le foar.
Au lieu de main- tenir le rail dans un bain de plomb juste pendant le temps suffisant pour réduire des différences de température, comme dans le mode opératoire décrit ci-dessus,on peut prolonger l'immersion da rail dans le bain de plomb de façon suffisan- te pour effectuer l'opération d'étirage. Au lieu d'une immer- sion dans le bain de plomb pendant une période de quatre à cinq minâtes, on petit prolongerl'immersion pendant une heure ou davantage .Après avoir retiré la rail du bain de plomb, on le laisse refroidir à l'air.
Il est évident que les périodes de temps, données ci- dessus poar le refroidissement, le traitement dans le bain de plomb et l'étirage varieront quelque peu avec la section particulière da rail et les poids de métal traités. Il a été constaté que les chiffres donnés ci-dessus conduisent à des résultats satisfaisants pour la section particulière repré- sentée.
On a obtena les meilleurs résultats en refroidissant rapidement tonte la masse da rail à travers la zone des températures critiques, mais il est évident que le procédé n'est pas limité à an tel traitement. par exemple, l'opéra-
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tien de refroidissement rapide peut être limitée comme durée
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de telle manière qu'ane partis notable de l'intérieur da cham- pignon du rail ne}soit pas refroidie rapidement à travers
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cette zone de ten4pérature4 critiques et qu'une partie seule- ment da métal da champignon da rail soit par 8onséqo.a nt dur- oie.
On peut évidemment modifier le procédé de différentes manières. Par exemple, au lieu de refroidir le rail à partir de la température qu'il possède à sa sortie du laminoir,
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jllsqllfà ce qu'un bord d'une aile da patin devienne magnéti- que, et de tremper ensuite le rail, comme indiqué ci-dessas,
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on peat égaliser le rail à une températures déterminde sapé- rieure à la zona des températures critiques et le tremper ensuite.
Bien qu'il soit avantageux de tremper le rail à partir de la àempérature qu'il possède à sa sortie da laminoir, qa'on procède ou non à une opération d'égalisation de la tem- pérature préalablement à la trempe, il peut parfois être dé- sirable de rechauffer et de traiter des rails qui ont déjà été refroidis à la température ambiante. Il est évident que
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dans un tel cas, on peut ebanfier le rail aa-desons de la zone des températures cri tiqlles et le traiter ensuite con- form6melit aux modes opératoires précédemment décrits.
Dans ce qui sait, il est question seulement de la tête ou champignon du rail, les autres parties da rail n'étant
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pas mentionnées. Il est évident que l'inventbon n'est pas limitée aa traitement da champignon da rail senlement, C'est cette partie da rail qai est la plus importante en ce qui concerne le traitement suivant l'invention et celai-ci est
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effdeaee , que lion traite ou non les autres parties da rail. Conformément à l'invention, le ohampignon du rail peut être soumis au procédé de traitement, que les autres parties da rail soient oa non également soumises à ce traitement.
Au lieu d'an bain de plomb pour réduire rapidement ls différences de température, on peut employer un autre agent
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ou milieu poar transmettre rapidement la chaleur. La chose importante est qu'il se produise une transmission rapide de chaleur au rail pour réduire rapidement les différences de température.
L'expression " zone des températures de chauffage aa bleu ", employée dans la présente description, désigne la gamme de températures, en-dessoas de la zone des températa- res critiques, pour lesquelles un chauffage des aciers augmente notablement leur résistance à la traction et leur limite d'élasticité et diminue également de façon notable lear ductilité. Pour des températures comprises dans cette zone, la plupart des aciers, lorsqu'ils sont exposés à l'air, prennent une couleur bleue, dae à l'oxydation, mair comme pour certains aciers, cette couleur n'est pas bien apparente, il n'est pas nécessaire de se limiter à la couleur comme moyen de déterminer ou définir cette zone.
L'expression " zone des températures critiques" dési- gne cette zone de températures à travers laquelle il faut refroidir l'acier pour prodaire an durcissement de celai- ci. Cette zona variera avec la composition particulière de l'acier, les diverses gammes de tempéra tare étant désignées habituellement suivant les tenenrs différentes en carbone par A1,A3-2, et A3-2-1.
REVENDICATIONS.