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Procédé de fabrication des rails.
I1 a été déjà proposé d'utiliser pour la fabrication de rails résistant à l'usure, des aciers présentant une composition eutectolde et une structure perlitique lamellaire, et contenant une proportion de manganèse telle que, pour obtenir la structure perlitique, il faille abaisser la teneur en carbone au-dessous de 0,9 %. D'autre part, on a aussi utilisé dans l'acier précité, et en combinaison avec le manganèse, d'autres éléments formant des carbures doubles, en particulier le molybdène, afin d'augmenter la résistance de l'acier aux chocs ou percussions.
La présente invention a pour objet un procédé @
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permettant d'obtenir, dans les aciers résistant à l'usure et ayant la composition et la texture précitées, un nouvel accroissement des propriétés mécaniques nécessaires en service, notamment de la résistance aux chocs ou percussions. D'après les expériences faites par des réseaux de chemins de fer, il est très important que les rails ayant une grande résis- tance à l'usure et une dureté accrue, résistent aux essais de chocs aussi bien que des rails moins durs. Il est également très important d'éviter avec certitude les ruptures qui se produisent à la longue ; ces ruptures doivent être attribuées à la formation de fissures dans le champignon du rail.
Il est donc permis d'escompter la disparition de ces phénomènes de ruptures si l'on évite avec certitude la formation de ces fissures.
Or, le Demandeur a trouvé qu'on peut obtenir un progrès considérable en ce qui concerne ces deux sortes d'exi- gences, si l'on observe des conditions de température déter- minées au cours du laminage de l'acier. Ces conditions sont les suivantes : la température est descendue à 1000 environ après l'avant-dernière passe, il ne faut pas continuer immédiatement le laminage, mais laisser refroidir la barre laminée jusqu'à ce que sa température soit descendue à une valeur ne dépassant pas notablement 900 . C'est à cette température qu'on fait subir à la barre la dernière passe.
La température finale est alors légèrement inférieure à 900 .
Il est avantageux d'appliquer ce mode opératoire en partant de lingots relativement petits, en laissant refroi- dir ces lingots lentement avant le laminage et en les réchauffant de nouveau lentement avant le laminage. Les lingots doivent avoir un poids de 2 à 2,5 tonnes environ. On peut obtenir le refroidissement lent en laissant les lingots @
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reposer dans la coquille plus longtemps qu'il n'est d'usage, c'est-à-dire cinq heures environ au lieu de deux heures comme on le fait ordinairement.
On opère en conséquence le laminage selon la présente invention en coulant l'acier en petits lingots en abandonnant ceux-ci avant le laminage au refroidissement lent, et en les réchauffant ensuite à nouveau. Il est avantageux que le refroidissement soit complet. Après la deuxième passe, la température est de 1180 environ et, après l'avant-dernière passe, de 1000 à 1050 environ. Après l'avant-dernière passe, on laisse la barre se refroidir jusqu'à 900 ou 910 environ, puis on lui fait subir la dernière passe qui a lieu à la température de 900 .
Le Demandeur a constaté, d'autre part, qu'il est avantageux de prendre des dispositions pour que le rail, qui se cintre fortement sur le lit de refroidissement quand on opère de la manière usuelle et qu'il faut soumettre à froid à une déformation considérable pour le redresser, prenne déjà une forme sensiblement rectiligne sur le lit de refroi- dissement même. A cet effet, on cintre le rail après qu'il a abandonné le laminoir, c'est-à-dire à chaud, et la courbure est choisie égale et de sens contraire à la courbure que le rail prend-en se refroidissant. Quand on procède de cette façon, le rail abandonne le lit de refroidissement sous une forme presque rectiligne, de sorte qu'il suffit d'une faible modification ultérieure de sa forme.
Cette manière d'opérer contribue également à donner un produit présentant une sécurité aussi élevée que possible.
Pour ne pas nuire à la constitution de la struc- ture perlitique lamellaire pendant le refroidissement de
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l'acier, il faut protéger celui-ci d'une manière connue contre une trop forte perte de chaleur. A cet effet, on ne refroidit pas l'acier, de la manière usuelle, sur le lit de refroidissement, mais on l'amène à la température de 750 environ sous une hotte calorifugée et on l'abandonne au re- froidissement dans cette hotte jusqu'à ce que la température soit de 500 environ. Le refroidissement de l'acier peut ensuite se poursuivre dans l'air.
D'après les observations du demandeur, il ne faut pas attribuer la disparition des fissures au refroidissement retardé. Ce refroidissement ne sert qu'à assurer la formation de la structure perlitique lamellaire. Même si l'on néglige les précautions indiquées-pour ralentir le refroidissement, les fissures transversales dangereuses ne se produisent pas.
Une composition préférée de l'acier est la suivante: carbone 0,73 à 0,80 %, manganèse 0,80 à 0,65 %, molybdène 0,3 à 0,2 %. On peut considérer que la teneur minimum en molybdène capable d'un effet selon la présente invention est d'environ 0,15 %. Le molybdène peut être remplacé tota- lement ou en partie par du chrome, du tungstène ou du vana- dium. Dans ce cas, la teneur en manganèse peut descendre jusqu'à 0,5 % environ; toutefois, il faut toujours veiller à ce que la texture eutectolde soit maintenue.
Dans ce but, il faut maintenir les limites supé- rieures suivantes: chrome : jusqu'à 0,5 % environ, tungstène : jusqu'à 0,7% environ, vanadium : jusqu'à 0,2 % environ ;
A titre d'exemples, les aciers dont la composition
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figure ci-après ont donné des résultats favorables: C Mn Mo Cr W V % % % % % % 0,72 0,65 0,27 0,40 0,68 0,68 0,30 0,47 Le reste étant constitué 0,75 0,58 0,20 0,30 0,35 0,20 essentiellement par du 0,78 0,75 0,15 0,70 fer.
Les constituants secondaires, tels que le silicium, le phosphore et le soufre, existent dans les proportions usuelles pour les rails.
Le tableau suivant reproduit les qualités princi- pales que possèdent les rails fabriqués d'après le procédé objet de l'invention, en comparaison avec les rails en acier eutectoïde à forte teneur en manganèse ou contenant du manga- nèse et du chrome ou du manganèse et du molybdène, mais non soumis au traitement qui fait l'objet de la présente invention.
En ce qui concerne la résistance aux chocs, l'acier au molybdène traité selon l'invention est considérablement supérieur aux autres aciers résistant à l'usure et à structure eutectolde. En outre, il n'a pas tendance comme il a été exposé, à former des fissures. Il est donc plus résistant aux fatigues de longue durée.
Essai au choc de rails S 49
Premier choc 5000 kgm, chaque choc suivant 3000 kgm.
Poids du mouton 1000 kg. déformation prescrite : 80 mm.
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