<Desc/Clms Page number 1>
" Per fectionnements au traitement thermique) de corps métalli- qaes plas particulièrement de rails ".
La présente invention se rapporte aa traitement thermi- que de rails, et corps métalliques analogaes.
Un but important de l'invention est d'empêcher, dans le métal du ra il , destensions permanentes qui tendent à s'y produire pendant le refroidissement, en particulier pen- dant le refroidissement rapide qui a lieu pendant la trem- pe .
L'invention consiste à refroidir un rail à partir d'une température supérieure à la zone des températures critiques, de telle manière que la température du patin et de l'âme soit graduellement abaissée à travers la zône des températures critiques, et ensuite, avant que la plas grande partie de la masse de métal dans la tôte on champi- gnon du rail se soit refroidie jusqu'à la zone des tempéra- tares critiques, à soumettre le champignon à an refroidis- sement rapide pour abaisser la tempéra tare da métal du
<Desc/Clms Page number 2>
champignon rapidement à travers la zone des températures critiques.
Un tel traitement a pour but d'obtenir les propriétés améliorées résultant d'ure opération de trempe dans le cham- pignon du rail, qui est évidemment la partie du rail qui est soumise aax plus grands efforts et à la plus forte asu re en service. En laissant d'abord l'âme et le patin du rail passer à travers la zône des températures critiques avant de soumettre le rail à l'action de refroidissement rapide, il est possible d'éviter des efforts et des ten- sions qui pourraient être produits dans les parties rela- tivement plas minces constituées par l'âme et le patin.
EMI2.1
'our expliquer l'invention, il est décrit e¯1-apr ès une forme de réalisation particulière de' celle-ci. Le des- sin représente une vue en coupe transversale,grandeur na- turelle, d'un rail auquel s'applique cette description par- ticalière. Ce rail pèse environ 70 kgs par mètre et possède une composition comprise dans les limites suivantes .
EMI2.2
<tb>
Carbone <SEP> Manganèse <SEP> Phosphore <SEP> Soufre <SEP> Silicium
<tb>
<tb> 0,62 <SEP> 1,32 <SEP> 0,023 <SEP> 0,044 <SEP> 0,16
<tb>
EMI2.3
, 2 1, 43 O,F22 0,042 0,19 0,68 .72 0,023 0,062 0113 E,'ï2 (','T9 0.&34 Q',060 0,19 Q,74 (à, 69 (,Q23 0.,(1:9 0,26 z,86 ,81 O,Q23 G,057 0,,22
Le rail est du type bien connu\de rail à gorge oa à ornière, tel qa'on l'emploie dans des tramways et analogues.
Un rail, possédant la section transversale représentée, est produit de la manière habituelle dans le laminoir à rails. On le laisse refroidir sur un tablier de refroidis- sement jasqu'à ce 'que sensiblement la totalité da métal de
EMI2.4
1 ' àme et du patin oe soit refroidie jusquà une température sitaée eu-dessous de'la zône des températures critiques, Il est évident qu'à cause de l'épaisseur beaucoup plus faible du patin 10 et de l'âme 11, comparativement à celle du cham- pignon 12, la température de l'âme et du patin descendra
<Desc/Clms Page number 3>
en-dessoas de la z8ne des températures critiques avant que la température de la plus grande partie de la masse de métal da champignon 12 ait atteint la zone des températures critiques.
lorsque l'âme et le patin sont ainsi refroidis, mais avant que la température de la plas grande partie de la masse de métal dans le champignon soit descenduejusqu'à la zone destempératures critiques, on plonge le rail dans un bain d'eau pendant une certaine période de temps, par exemple trente secondes, et on le fait passer immédiatement à eton le plonge dans an bain de plomb fonda, possédant une température d'environ 540 C . On le maintient dans ce bain de plomb pendant ane période de temps de quatre à cinq minutes.
Du bain de plomb, on le fait passer immédiatement à an foar fermé , qui est maintenu à une températare d'en- virou 540 C, dans lequel on le maintient à une températa- re sensiblement aniforme pendant une période de temps com- prise de préférence entre ane heare et ane heure et demie bien qa'on paisse le maintenir dans ce foar pendant une période de temps qaelqae pea plas grande, par exemple jusqu'@ trois heares. On retire alors le rail da foar et on le lais- se refroidir dans l'air.
Le traitement décrit ci-dessus comprend; en premier lisa, le refroidissement da rail graduellement jasqa'à ce qae la plas grande partie da métal dans l'âme et le patin ait passé par le z8ne des températures critiques; en deaxiè- me lieu, l'abaissement rapide de la température de la plas grande partie de la masse de métal dans le champignon à travers la zône des températures critiques; en troisième liea, l'égalisation de la températare da métal dans le rail; en quatrième lien, " l'étirage " da métal da rail dans le four, c'est-à-dire la production d'ane texture mi- croscopiqae sorbitiqae oa troostitiqae-sorbitiqae dans le métal darci da champignon da rail;
et en cinquième liea, le refroidissement da rail à la températare atmosphérique.
<Desc/Clms Page number 4>
La caractéristique essentielle de l'invention consis- te dans la trempe du rail, après qu'on a laissé l'âme et le patin du rail se refroidir graduellement à travers la zona des températures critiques. En trempant à travers la zone des températures critiquas et en " étirant " ensuite le métal, on obtient la microtexture désirée dans la plus grande partie de la masse de métal dans le champignon., et on obtient ainsi des propriétés physiques notablement amé- liorées de ce métal. En laissant l'âme et le patin se re- froidir graduellement à travers la zone des températures critiquas avant de soumettre le rail à l'opération de trem- pe, on empêche des efforts dangereux dans ces parties du rail.
Ce traitement possède. ane valeur particulière et trouve son application principale dans le traitement de rails avec des profils comportant des patins et des âmes de section relativement mince. Dans l'exemple qui a été donné, le patin 10 et l'âme 11 sont relativement minces et renferment beaucoup moins de métal que le champignon 12. Si un rail d'un tel profil, porté dans toute ea masse à ane température supérieure à la zone des tempé- ratures critiques, y compris le métal de l'âme et du patin, devaàt être trempé dans un bain d'eau pendant une période de temps suffisante pour que la masse entière de métal du champignon passe à trave rs la zone des températures criti- ques. l'âme et le patin'seraient soumis à une trempe trop énergique.
Un tel traitement produirait nécessairement, dans l'âme et le patin mince s, des efforts et de tensions, qui seraient fréquemment fatals pour le rail. En laissant d'a- bord la température de l'âme et du patin descendre en-des- sous de la zône des températures critiques, on évite de tels effara nuisibles pour ce parties.
Il est évident qu'on peut s'écarter de différentes ma- nières du mode opératoire décrit à titre d'exemple parti- calier. Bien qu'il soit désirable d'employer un bain de
<Desc/Clms Page number 5>
plomb pour égaliser la température du ra il , ou tout au moins pour amorcer l'opération d'égalisation de la tempé- rature il est évident qu'un tel traitement peut être sup- primé dans certaines circonstances. l'égalisation de la température peut être effectuée dans le four à "@@irer ", le traitement par le bain de plomb étant supprimé. Toute- fois, il est important en pratique d'effectuer une opéra- tion d'égalisation de la température d'un certain genre, avant que la température de la plus grande partie de la masse du métal du champignon soit descendre jusqu'à la " zone des températures de chauffage au bleu " .
Lorsque le rail est plongé dans le bain de plomb, une assez grande proportion du métal da champignon du rail se trouve encore au-dessus de la zone destempératures de chauffage au bleu. Bien que l'opération de refroidissement rapide ait été suffisante pour abaisse la température de toute la masse du métal du rail à des températures infé- rieares à la zone des températures critiques, l'intérieur du champignon est encore à une température supérieure à la zône dess tempé rature s de chauffage au bleu. Il est désira- ble d'effectuer l'égalisation de la température avant que la température de la partie intérieure du champignon soit descendue à travers la zone des températures de chauffage au bleu.
Il est évident qu'on pourrait supprimer l'opération de traitement dans le foar, en laissant le rail dans le bain de plomb pendant an temps suffisamment long pour réa- liser l'opération " d'étirage " dans celui-ci. Au lien de procéder à une imnersion dans le bain de plomb pendant une pé riode de temps allant de quatre à cinq minâtes, on prolon- gerait alors l'immersion pendant une heure ou davantage. Il est évident que les périodes de temps indiquées pour le re- froidissement rapide, le traitement dans le bain de plomb, et"1l'êtirage" varieront quelque peu avec; le profil par- tieulier et le poids da métal dans le champignon du rail
<Desc/Clms Page number 6>
da profil particulier à traiter, Il a été constaté que les chiffres indiqués ci-dessas donnent des résultats satisfai- sants pour le profil particulier représenté.
On a obtenu les meilleurs résultats lorsque la masse entière du champignon du rail a été refroidie rapidement jusqu'à la zone des températures critiques, mais il est évident qae le procédé suivant l'invention n'est pas limi- té à an tel traitement. Par exemple, l'opération de re- froidissement rapide peut être limitée comme durée, de telle manière qu'une partie importante de l'intérieur du champignon du rail ne soit pas refroidie rapidement à. tra- vers la zône destempératurescritiques, mais que ce re- froidissement rapide se produise seulement pour les parties le plus extérieures du champignon.
Bien qu'il soit désirable d'appliquer le procédé dé- crit à des rails pendant qu'ils se trouvent encore à la -température qu'ils avaient à la sortie du laminoir,il peut parfois être désirable de réchauffer et de traiter des rails qui ont déjà été refroidis à des températures atmosphéri- ques.
Il est évident que, dans de tels cas, le rail peut être chauffé au-dessus de la zone des températures criti- ques et être ensuite traité conformément au procédé décrit. l'expression Il zône des tenmpératares de chauffage au bleu Il employée dans la présente description, désigne la gamme de températures, en-dessous de la zone destempéra- tures critiquas, pour lesquelles des aciers, lorsqu'ils sont chauffés, subissent un accroissement notable de leur résistance à la traction et de leur limite d'élasticité, et une dimination notable de ductilité, Pour des tempera- tares comprises dans cette zone, la plupart des aciers, lorsqu'ils sont exposés à l'air, prennent una couleur bleue, due à l'oxydation, mais comme, pour certains aciers,cette couleur n'est pas bien apparente ,
il est bien entenda que l'invention n'est pas limitée à la couleur comme moyen de
<Desc/Clms Page number 7>
déterminer ou définir cette zône
L'expression " zone des températures critiques" dési- gne la gamme des températures à travers laquelle il faut refroidir l'acier pour produire un durcissement de celai- ci. Cette zone variera avec la composition, particulière de l'acier; les différentes gammes de températures sont désignées habituellement, suivant les teneurs différentes en carbone, par A1 A3-2' et A3- 2 - 1
REVENDICATIONS
1.
Un procédé pour le traitement thermique de rails, caractérisé en ce qu'il consiste à laisser le rail se re- froidi.r graduellement jusqu'à ce que sensiblement la tota- lité du métal de l'âme et/ou du patin se soit refroidie jusqu'à une température située en-dessous de la zône des températures critiques, et ensuite, avant que la plus gran- de partie de la masse de métal du champignon du rail se soit refroidie jusqu'à la zone des températures critiques, à effectuer an refroidissement rapide (par exemple parune trempe dans un milieu aqueux), pour abaisser rapidement la température du métal da champignon à travers la zône des températures critiques.
2. Un procédé suivant la revondication 1, caractérisé par la phase supplémentaire, consistant à égaliser la tempé- ratare du rail avant que la température de la plus grande partie de la masse de métal da champignon soit descendae à travers la zône des températures de chauffage au bleu.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.