Brevet FR2479265A1 — publié le 19811002

La présente invention concerne un procédé de traitement thermique du champignon des rails, permettant un réglage facile de la profondeur, mesurée depuis la surface du champignon, d'une fine structure perlitique ayant une excellente résistance à l'abrasion. Comme un rail d'acier (appelé simplement "rail" dans la suite du présent mémoire) subit, par son champignon, le frottement du au contact des roues des véhicules et supporte une charge importante, le champignon est en général soumis à un traitement thermique destiné à lui donner une excellente résistance à l'abrasion. On sait qu'il est plus avantageux, lorsqu'on veut donner une excellente résistance à l'abrasion à un champignon de rail, de donner à la partie superficielle du champignon une fine structure perlitique que de faire subir au champignon une trempe et un revenu destinés à provoquer la transformation de la partie superficielle en une structure martensitique revenue ou en une structure de bainite revenue (sorbite). Il est donc nécessaire que la partie superficielle du champignon qui est au contact des roues d'un véhicule, depuis la surface du champignon jusqu'à une profondeur prescrite, soit transformée en une fine structure perlitique uniforme ayant une excellente résistance à l'abrasion.La transformation de la partie superficielle du champignon, de la surface jusqu'à une profondeur prescrite, en une fine structure perlitique nécessite l'austénitisation de cette partie au moins, par chauffage du champignon à une température au moins égale à la température de transformation, puis par trempe continue du champignon avec une vitesse prescrite de trempe de manière que, comme représenté sur la figure 3, le point représentatif passe dans une région de transformation en perlite fine, constituant la partie inférieure du domaine de transformation perlitique, proche du domaine de transformation en bainite, si bien que la structure de la partie précitée se transforme en une fine structure perlitique. Le chauffage du champignon du rail pour l'obtention d'une fine structure perlitique comme décrit précédemment a été réalisé de manière classique par chauffage par induction à haute fréquence, cette technique étant adoptée très largement pour la trempe superficielle de l'acier, et la partie superficielle du champignon, à partir de la surface et jusqu'à une certaine profondeur, a subi une austénitisation par chauffage de cette partie exclusivement à une température au moins égale à la tem pérature de transformation. D'autre part, étant donné que la profondeur de la partie superficielle du champignon du rail, perpendiculairement à la surface, qui doit être transformée en structure perlitique fine (comme indiqué dans la suite du présent mémoire par l'expression "profondeur de trempe")', varie avec la composition chimique et l'application, cette profondeur de trempe doit toujours être réglée. En outre, le chauffage classique d'un champignon dè rail est réalisé par un chauffage en une seule étape, c'est-à-dire par chauffage continu du champignon sans interruption du chauffage et la partie superficielle du champignon, depuis la surface et jusqu a une profondeur prescrite, est chauffée au moins à la température de transformation en un temps relativement court. Cependant, le chauffage du champignon en une seule etape, comme indiqué précédemment, pose les problèmes suivants. Premier problème Les deux points les plus importants pour l'obtention de la profondeur prescrite de trempe dans le champigon, au cours du chauffage en une seule étape sont que l'opéra- tion de chauffage de la partie superficielle du champignon, jusqu'à une profondeur prescrite, à une température atimoins égale à la température de transformation et le réglage des conditions de chauffage sont très complexes et que les plages de réglage des paramètres déterminant l'opération de chauffage et de détermination des conditions de température de chauffage sont très étroites. Le réglage de la profondeur de trempe est donc très difficile en pratique. Plus précisément, comme indiqué sur la figure 1 des dessins annexés qui est un graphique représentant le gradient de température dans le champignon à partir de sa surface, obtenu par mise en oeuvre du chauffage classique en une seule étape du champignon avec un temps fixe de chauffage et une quantité variable de chaleur, les ordonnées représentait la température de chauffage et les abscisses la profondeur mesurée à partir de la surfade du rail, et comme l'indique aussi la figure 2 qui est un graphique représentant le gradient de température à partir de la surface du champignon, obtenu lors de la mise en oeuvre d'un procédé classique de chauffage en une seule étape du champignon avec un temps variable de chauffage et une quantité variable de chaleur, les ordonnées représentant la température de chauffage et les abscisses la profondeur mesurée à partir de la surface du champignon, le réglage convenable de la profondeur de trempe nécessite un réglage précis du gradient de température à partir de la surface du champignon, à l'aide de l'ajustement du temps de chauffageet de la quantité de chaleur fournie par l'appareillage de chauffage, c'est-à-dire la quantité de chaleur transmise par la surface du champignon, avec ajustement de la profondeur, mesurée à partir de la surface du champignon, à laquelle la température atteint au moins la température de transformation austénitique (cette profondeur étant désignée par l'expression "profondeur de chauffage" dans la suite du présent mémoire). Les critères précités de réglage de la profondeur de trempe, du gradient de température et de la profondeur de chauffage sont décrits maintenant plus en détail dans la suite du présent mémoire. Les figures 1 et 2 sont des graphiques obtenus avec un rail dont la transformation austénitique est terminée à une température de 750 C. Comme l'indique la figure 1, correspondant à un chauffage en une seule étape du champignon, avec diff6- rents débits de chauffage pendant un temps fixe de chauffage (égal a 45 s dans le cas considérE), les possibilités de chauffage de l'appareillage, destinées a donner une plus grande profondeur de chauffage, doivent entre portees a celles qui correspondent a la courbe b (le débit de chaleur transformé en flux de chaleur a la surface du champignon, est égal a 8,4.109 J/m.h) plutôt qu'a celles qui correspondent a la courbe c (débit de chaleur de 6,3.109 J/m.h) et a celles qui correspande*d la courbe a (débit de chaleur de 10,5.109 J/m.h) plutôt qu'a celles qui correspondent a la courbe b. Cependant,- l'augnentation des possibilités de chauffage de l'appareillage, c'est dire l'augmentation de la quantité de chaleur fournie, bien qu'elle permette certainement une augmentation de la profondeur de chauffage, provoque d'autre part une augmentation rapide de la température de la partie superficielle du champignon si bien que le phénomène de surchauffe selon lequel la température de la partie superficielle du champignon se rapproche de la température de fusion et même la dépasse, risque de se présenter. Dans le cas d'une telle surchauffe, la progression de l'oxydation de la partie superficielle du champignon provoque une augmentation de la quantité d'oxyde formé, non seulement ayant des effets nuisibles sur la qualité de surface et les propriétés de la matière du fait de l'imbrication de l'oxyde et des autres inclusions mais qui peut aussi provoquer la fusion de la partie superficielle du champignon. Comme l'indique clairement la figure 2 d'autre part, lors du changement a la fois du temps de chauffage et de la quantité de chaleur fournie lors du chauffage en une seule étape du champignon, l'augmentation de la profondeur de chauffage d'environ 7 à 16 mm nécessite des changements importants de la quantité de chaleur fournie qui doit passer de 4,2.109 J/m2.h (courbe f) a 21.109 J/m2.h (courbe d), le temps de chauffage devant passer d'environ 97 à 270 s. (La courbe e de la figure 2 correspond à un chauffage d'environ 3,1.109 J/m2 h, pendant 155 s). En outre, le réglage de la quantité de chaleur fournie et du temps de chauffage doit être réalisé chaque fois que la matière du rail ou la dimension du rail est modifiée.Le problème posé porte non seulement sur les opérations très compliquées de chauffage du champignon mais aussi sur une qualité non uniforme de la matière du champignon du fait d'un réglage erroné du temps de chauffage et de la quantité de chaleur fournie. Second problème Lorsque, au cours d'un chauffage en une seule étape du champignon, le réglage de la quantité de chaleur fournie et du temps de chauffage est réalisé avec des précautions telles que la partie superficielle du champignon ne fond pas, la profondeur de chauffage peut certainement être modifiée, bien que le gradient de température à partir de la surface du champignon change en conséquence. Comme décrit dans la suite, un gradient de température règle la vitesse de trempe du champignon lui-même lors de la trempe du champignon par un dispositif d'un type particulier. Différents gradients de température nécessitent donc différents dispositifs de trempe ou différentes possibilités de trempe pour l'ob tention d'une vitesse prédéterminée de trempe. De plus, l'augmentation de la profondeur de chauffage au cours du chauffage en une seule étape du champignon peut être réalisée simplement par utilisation d'un temps extremement long de chauffage avec une petite quantité de chaleur fournie. Cependant, dans ce cas, étant donné le faible flux de chaleur transmis au champignon, le gradient de température depuis la surface du champignon est réduit et correspond presque à un chauffage uniforme. Etant donné le faible gradient de température, une faible variation du débit de chaleur provoque donc une variation importante de la profondeur de chauffage du champignon.En outre, comme l'effet de re froidissement assuré par la diffusion de la chaleur vers t l'intérieur, depuis la surface du champignon, est réduit, l'obtention d'une vitesse de trempe nécessaire à la transformation en une fine structure perlitique est difficilement obtenue. Troisième problème L'obtention d'une fine structure perlitique dans le champignon chauffé au cours d'une opération en une seule étape comme décrit précédemment nécessite la trempe du champignon. Cependant, le chauffage du champignon au cours d'une opération en une seule étape pose le problème de la réalisation d'une très faible profondeur de trempe seulement. Plus précisément, lorsque la profondeur de trempe doit être importante, il faut d'abord que la profondeur de chauffage soit accrue comme décrit précédemment. Cependant, comme indiqué par la courbe d de la figure 2, une grande profondeur de chauffage donne un gradient réduit de température. En conséquence, comme la vitesse de trempe est réduite lorsque la profondeur augmente à partir de la surface du champignon, l'obtention de la vitesse de trempe nécessaire à la transformation en une fine structure perlitique est impossible et la profondeur de trempe est faible. D'autre part, comme l'indique clairement la courbe f de la figure 2, un gradient important de température donne un effet remarquable de refroidissement par diffusion de la chaleur vers l'intérieur à partir de la surface du champignon. En conséquence,-la vitesse nécessaire de trempe est obtenue pour la partie qui a été austénitisée, si bien que la transformation en une fine structure perlitique est possible. Cependant, comme le montre la courbe f de la figure 2, étant donné la très faible profondeur de chauffage, la profondeur de trempe est seulement faible. Dans ces conditions, un procédé de traitement thermique de champignon permettant un réglage facile de 'la profondeur de trempe du champignon, pouvant donner une telle profondeur importante de trempe, est très souhaitable, mais un tel procédé, possédant ces avantages, n'a pas encore été proposé. L'invention concerne un procédé de traitement thermique d'un champignon de rail d'acier permettant un réglage facile de la profondeur, mesurée a partir de la surface du champignon d'un rail d'acier, d'une fine structure perlitique ayant une excellente résistance à l'abrasion, c'est-à-dire ayant une bonne profondeur de trempe, le procédé permettant l'obtention de profondeur de trempe de valeur importante. Plus précisément, l'invention concerne un procédé de traitement thermique d'un champignon de rail d'acier, comprenant le préchauffage pratiquement uniforme d'un champignon d'un rail d'acier à une dmpErature prddEter- minée comprise entre 300 et 6500C, puis le chauffage rapide du champignon ainsi préchauffé pendant une période prédéterminée avec maintien pratiquement d'un débit de chaleur prédéterminé qui, représenté en flux thermique à la surface du champignon, est d'au moins 2,1.109 J/m2.h pendant ladite période prédéterminéedetemps, afin que le gradient de température, à partir de la surface du champignon, soit d'au moins 150C/mm, le réglage à une valeur voulue de la profondeur de la partie superficielle du champignon depuis sa surface, qui est chauffée dans la plage de températures d'austénitisation, par réglage préalable de la température de préchauffage à une valeur prédéterminée comprise dans la plage de températures, en fonction du chauffage assuré par l'opération de chauffage rapide, puis la trempe du champignon qui a subi le préchauffage et le chauffage rapide afin que la partie superficielle du champignon, mesurée à partir de la surface jusqu'à la profondeur voulue, se transforme en fine structure perlitique uniforme. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels, les figures 1 et 2 ayant déjà été décrites - la figure 3 est un graphique représentant le diagramme de transformation de l'acier ;; - la figure 4 est un graphique représentant la structure obtenue, exprimée sous forme de la dureté du champignon d'un rail d'acier, après traitement thermique du champignon, en fonction des conditions de chauffage et des conditions de trempe, la vitesse de trempe étant portée en ordonnées, la température de chauffage en OC étant portée en abscisses au-dessus du graphique, le gradient de température à la surface du champignon étant porté en abscisses sur la courbe supérieure du bas, et le gradient de témpérature à une profondeur de 5 mm par rapport à la surface du champignon étant porté en abscisses à la partie inférieure du bas - la figure 5 est un graphique représentant la relation entre le gradient de température porté en ordonnées, et la quantité de chaleur fournie au champignon pendant le chauffage, cette quantité étant exprimée sous forme d'un flux thermique ; et - la figure 6 est un graphique représentant la relation entre le gradient de température dans un champignon, mesuré à partir de la surface, juste après la fin du chauffage rapide du champignon selon l'invention, les ordonnées représentant la température et les abscisses la profondeur mesurée à partir de la surface du champignon. Des études poussées destinées à la résolution des problèmes précités posé s par le chauffage classique en une seule étape du champignon de rail d'acier, entreprises selon l'invention, ont conduit à la mise au point d'un procédé de traitement thermique d'un champignon de rail d'acier qui permet un réglage facile de la profon deur, mesurée à partir de la surface du champignon, d'une fine structure perlitique ayant une excellente résistance à l'abrasion, le procédé permettant l'obtention d'une importante profondeur de trempe. L'invention porte donc sur les points suivants. a) Le chauffage du champignon d'un rail au cours d'une opération en deux étapes comprenant un préchauffage et un chauffage rapide, et la limitation des conditions de préchauffage et de chauffage rapide comme indiqué dans le paragraphe b) qui suit permettent le réglage facile de la profondeur de la partie superficielle du champignon, mesurée à partir de la surface, qui est chauffée au moins à la température de transformation austénitique (cette profondeur étant appelée "profondeur de chauffage" dans la suite du présent mémoire), et du gradient de température interne, mesuré à partir de la surface du champignon, de manière qu'il suffise à donner une vitesse de trempe provoquant la transformation de la structure austénitique en une fine structure perlitique si bien que la profondeur de la partie superficielle du champignon, mesurée à partir de la surface, dans laquelle la matière forme une fine structure perlitique (cette profondeur étant appelée "profondeur de trempe" dans la suite du présent mémoire) peut être facilement réglée. b) Lorsque la température de préchauffage est réglée entre 300 et 6500C et lorsque le chauffage rapide est effectué pendant une période prédéterminée, avec maintien d'un flux thermique d'au moins 2,1.109 J/m2.h pendant toute la période de chauffage rapide, le gradient de température, mesuré à partir de la surface du champignon, peut être suffisant pour qu'il donne une vitesse de trempe qui permet la transformation de la structure aus tênitique en une fine structure perlitique, même lorsque la surface du champignon est traitée par un dispositif de trempe dont les possibilités maximales de trempe sont inférieures à celles d'un dispositif de refroidisse ment par soufflage d'air (correspondant à une quantité d'eau de refroidissement de 300 1/min par m). c) En outre, dans les conditions de préchauffage et de chauffage rapide décrites dans le paragraphe b) qui précède, le réglage de la seule profondeur de chauffage est possible, le gradient de température précité pouvant être maintenu à une valeur pratiquement constante si bien que la profondeur de trempe peut être facilement réglée. L'invention, reposant sur les caractéristiques précitées, est destinée au traitement thermique d'un champignon de rail d'acier et concerne un procédé qui comprend le préchauffage pratiquement uniforme d'un champignon de rail d'acier, à une température prescrite comprise dans la plage allant de 300 à 6500C, puis le chauffage rapide du champignon ainsi préchauffé pendant une période prescrite, avec maintien d'une quantité de chaleur fournie à une valeur prescrite qui, transformée en flux thermique à la surface du champignon, est d'au moins 2,1.109 J/m2.h pendant la période prescrite, afin que le gradient de température, à partir de la surface et vers l'intérieur du champignon, soit d'au moins 150C/mm, le réglage à la valeur voulue de la profondeur de la partie superficielle du champignon, mesurée a partir de la surface, qui est chaufféedans la plage de températures d'austénitisation, par réglage préalable de la température de préchauffage à une valeur prescrite comprise dans la plage indiquée, en coopération avec le chauffage rapide indiqué, puis la trempe du champignon qui a subi le préchauffage et le chauffage rapide afin que la partie superficielle du champignon, mesurée à partir de la surface et jusqu'à une profondeur voulue, se transforme en une fine structure perlitique uniforme. On considère maintenant les raisons pour les quelles les conditions de préchauffage, de chauffage Pa- pide et de trempe du champignon sont limitées selon le procédé de l'invention. La figure 4 est un graphique représentant la structure déterminée par la dureté du champignon, obtenue par traitement thermique du champignon, en fonction des conditions de chauffage et des conditions-de trempe, le rail etant formé d'acier contenant essentiellement 0,7 à 0,8 % en poids de carbone C, 0,5 % en poids au maximum de silicium Si, 1,2 % en poids au maximum de manganèse Mn et le reste de fer Fe, avec des impuretés habituelles.Les échelles inférieures des abscisses de la figure 4 sont, de haut en bas, une échelle de gradient de température, exprimée en OC/mm, entre le point qui se trouve à 15 mm de la surface du champignon à l'intérieur et la surface du champignon, et une échelle de gradient de température (en OC/mm) mesurée entre ce point qui se trouve à 15 mm de la surface et un point qui se trouve à 5 mm à l'intérieur de la surface du champignon, les températures étant obtenues par chauffage rapide du champignon pour diverses quantités de chaleur, dans l'hypothèse ou le point qui se trouve à 15 mm à l'intérieur est chauffé à une température de 750"C. L'échelle supérieure en OC sur les abscisses de la figure 4 représente la température de la surface du champignon ou la température à 5 mm de la surface lorsque le gradient précité de température est appliqué au champignon. Les ordonnées de la figure 4 représentent la vitesse moyenne de trempe (en C/s) entre 750 et 5000C lorsque la trempe suit le chauffage rapide. Par exemple, lorsque le point à 15 mm de la surface est porté à 7000C et lorsque le gradient de température est de 15 C/mm vers la surface du champignon, on peut facilement savoir que le champignon a une température superficielle de 9750C par lecture de l'échelle supérieure des abscisses correspondant au gradient de température de 15 C/mm en surface (comme indiqué par la référence i sur la figure 4) sur l'échelle infé rieure des abscisses.On peut aussi facilement savoir que le point qui se trouve à 5 mm au-dessous de la surface a une température de 9000C, par lecture de l'é- chelle supérieure des abscisses correspondant au gradient de température qui est de 150C/s à 5 mm de la surface (comme indiqué par la référence j sur la figure 4) sur l'échelle inférieure des abscisses. Commè l'indique clairement la figure 4, lorsque la température de chauffage à une certaine profondeur à l'intérieur du champignon, est spécifiée, et lorsque le champignon est chauffé rapidement afin qu'il donne un gradient différent de température vers la surface du champignon, la température a la surface du champignon et la température en un point qui se trouve a 5 mm de la surface varient suivant le gradient déterminé de température. Le gradient de température peut donc etre considéré d'après la température de chauffage de la surface du champignon et d'un point qui se trouve à 5 mm au-dessous de la surface.Sur la figure 4, le chauffage du point qui se trouve à 15 mm au-dessous de la surface à 7500C est fixé a priori mais il est nécessaire, comme indiqué dans la suite, de former une couche durcie ayant une dureté Hv comprise entre 370 et 400, avec une épaisseur d'au moins 5 mm depuis la surface, dans la partie superficielle du champignon et a cet effet, il faut que la profondeur de chauffage soit d'au moins 15 mm. L'épaisseur de la. couche durcie précitée, mesurée à partir de la surface du champignon, est appelée "profondeur de durcissement efficace" dans la suite du présent mémoire. Bien entendu, la profondeur de chauffage doit être plus importante lorsque la profondeur de durcissement efficace doit être accrue. Ensuite, juste après le chauffage rapide du champignon afin que le gradient prescrit précité de tem pérature soit obtenu, le champignon est trempé par un dispositif ayant des propriétés différentes de trempe. La vitesse de trempe peut être déterminée comme indiqué précédemment d'après les possibilités du dispositif de trempe et d'après le gradient précité de température. La figure 4 représente les vitesses moyennes de trempe de 750 à 5000C à la surface du champignon et en un point qui se trouve à 5 mm en-dessous de la surface, dans le cas ou les champignons sont trempés depuis la surface par un dispositif pouvant assurer une trempe correspondant à une quantité d'eau de refroidissement, par unité de surface 2 de champignon et par unité de temps, de 150 l/min.m 300 l/min.m2 et 500 1/min.m2. Par exemple, lorsqu'un champignon ayant un gradient de température de 250C/mm est trempé par un dispositif ayant des propriétés correspondant à 150 l/min.m2, on sait facilement que la vitesse moyenne de trempe à la surface du champignon est d'environ 90C/s, par tracé d'une droite verticale correspondant à un gradient de température de 250C/s à la surface du champignon, sur l'échelle supérieure des abscisses, avec diter- mination du point d'intersection de cette droite verticale avec le trait mixte indiquant 0 mm (représentant la surface du champignon) pour les possibilités de trempe correspondant à 150 l/min.m2, la lecture étant effectuée sur l'échelle des ordonnes correspondant au point d'intersection.On sait aussi facilement que la vitesse moyenne de trempe en un point qui se trouve à 5 mm audessous de la surface est d'environ 8,50C/s, par trac d'une droite verticale passant par un gradient de température de 250C/s pour la profondeur d 5 mm par rapport à la surface du champignon, ce gradient étant indiqué par l'échelle inférieure des abscisses, par détermination de l'intersection de cette droite verticale avec la droite en traits mixtes correspondant à 5 mm (représentant le point à 5 mm de la surface pour les possibilités de trempe correspondant à 150 l/min.m2, et par lecture sur l'échelle des ordonnées du point correspondant à l'intersection. Lorsqu'un gradient de température est spécifié dans le champignon à partir de sa surface (c'est-a-dire lorsqu'une température de chauffage est déterminée) et lorsqu'une vitesse moyenne de trempe du champignon est déterminée d'après le gradient de température ainsi spécifié, de la manière indiqué précédemment, la structure et la dureté de la partie superficielle du champignon sont déterminées après la trempe. Sur la figure 4, les régions donnant une dureté Hv comprise entre 370 et 400, c'està-dire la dureté de la fine structure perlitique, devant être présentes entre la surface du champignon et un point qui se trouve à 5 mm à l'intérieur, sont représentées par la région g de la figure 4 qui a une dureté Hv de 370 et par la région h de la figure 8 qui a une dureté de 400. Dans le cas d'un rail ayant une composition chimique telle qu'il contient aussi au moins soit une quantité de chrome Cr pouvant atteindre 0,5 % en poids, soit une quantité de niobium Nb pouvant atteindre 0,10 % en poids, soit une quantité de vanadium V pouvant atteindre 0,2 % en poids en plus des différents éléments indique précédemment pour le rail, la fine structure perlitique obtenue a une dureté Hv comprise entre 370 et 420. Comme l'indique clairement la figure 4, lorsque le champignon doit avoir une profondeur de durcissement efficace de 5 mm (une couche durcie ayant une dureté Hv comprise entre 370 et 400 comme décrit précédemment), il faut que les conditions de chauffage et les conditions de trempe soient choisies de manière que les points;: d'intersection du gradient de température et de la vitesse de trempe, à la surface du champignon et en un point qui se trouve à 5 mm à l'intérieur, soient compris entre la région g correspondant à une dureté de 370 et la région h correspondant à une dureté de 400. Lorsque les points précités d'intersection du gradient de température et de la vitesse de trempe se trouvent au-dessous de la région g de dureté 370, la structure obtenue par traitement thermique est une structure perlitique grossière et la dureté obtenue est inférieure à 370.D'autre part, lorsque les points précités d'intersection se trouvent au-dessus de la région h ayant une dureté de 400, la structure obtenue par traitement thermique est une structure martensitique ou une structure bainitique ou un mélange de ces deux types de structure. La disposition des pointsedtintersectlon au-dessous de la région g ou au-dessus de la région h n'est donc pas souhaitable . Ainsi, comme l'indique la figure 4, le gradient minimal de température à la surface du champignon et à 5 mm au-dessous de la surface, nécessaire pour que la partie comprise entre la surface du champignon et 5 mm à l'intérieur se transforme en une fine structure perlitique uniforme de dureté comprise -entre 370 et 400, est d'environ 150C/mm (comme indiqué par les flèches i et j sur la figure 4), pour des possibilités du dispositif de trempe qui, transformées en quantité d'eau de refroidissement, sont de 300 l/min.m2. Lorsque le gradient de température a la surface du rail et au point qui se trouve à 5 mm à l'intérieur dépasse 15 C/rnm, il est possible que la partie du champignon comprise entre sa surface et le point qui se trouve a 5 mm de cette surface se transforme en une fine structure perlitique souhaitable, lors de l'utilisation d'un dispositif de trempe ayant des possibilités qui, transformées en quantité d'eau de refroidissement, sont inférieures à 300 l/min.m2. Par exemple, lorsque la surface du rail et le point qui se trouve à 5 mm de cette surface correspondent à un gradient de température de 250C/mm comme indiqué sur la figure 4, une fine structure perlitique dont la dureté est d'environ 400 est obtenue à la surface du champignon alors que, a 5 mm de la surface, elle est d'environ 390, lorsque le dispositif de trempe a des possibilités qui, exprimées en quantité d'eau de refroidissement, sont de 150 l/min.m2. Ainsi, un plus grand gradient de température nécessite de moindres possibilités du dispositif de trempe.D'autre part, lorsque la surface du champignon et le point qui se trouve 9 5 mm de cette surface présentent un plus faible gradient de température, inférieur à 1SQC/mm, une fine structure perlitique est obtenue au point qui se trouve à 5 mm au-dessous de la surface mais non a la surface du champignon, lors de l'utilisation d'un dispositif de trempe, quelles que soient les possibilités que passade celui-ci. Comme l'indique clairement la description qui précde, il est souhaitable que le gradient de tempdra- ture, à l'intérieur du champignon et à partir de la surface de celui-ci, soit d'au moins 150C/min, après chauffage rapide du champignon. La quantité de chaleur nécessaire au cours de ce chauffage rapide pour que le gradient de température dans le champignon soit d'au moins 1SoC/min est d'au moins 2,1.109 J/m2.h, comme indiqué sur le graphique de la figure 5 qui donne la relation entre le gradient de température, porté en ordonnées, et le fluxthermique utilisé lors du chauffage du champignon, indiqué en abscisses. Le chauffage rapide précité peut être assuré par chauffage à la flamme ou par chauffage pat induction. La température utilisée pour le préchauffage réalisé juste avant le chauffage rapide précité est limitée alaplage comprise entre 300 et 6500C pour la raison suivante. Lorsque la température de préchauffage est inférieure a 3000C, la profondeur de chauffage est très faible, même jonque la quantité de chaleur utilisée au cours du chauffage rapide suivant est portée à plus de 2,1.109 J/m2.h si bden que la profondeur de durcissement efficace est très faible et la durée nécessaire d'utilisation du rail ne peut pas être obtenue.D'autre part, lorsque la température de préchauffage dépasse 650 C, le gradient de tem rature d'au moins 150cumin qui est nécessaire ne peut pas être obtenu si bien que la profondeur de durcissement efficace qui est nécessaire ne peut pas être obtenue. Pour une profondeur de durcissement efficace de 5 mm, le gradient nécessaire de température est d'au moins 150cumin pour une profondeur de chauffage de 15 mm. Les experiences montrent que, même dans le cas d'une profondeur de durcissement efficace supérieure a 5 mm, la gradient ndcessairs3 de tempe rature est de la même manière d'au moins 15 C/mm, et la seule différence porte s'jr la profondeur de chauffage qui devint supérieure à 15 mm. Le seul critère qui doit tre respecté lors du préchauffage du champignon est que celui-ci soit chauffé de façon pratquement uniforme, à une température comprise dans la plage de 300 à 650 C, avant le chauffage rapide qui suit. En conséquence, même lorsque le champignon présente un gradient de température à partir de sa surface, a la sortie du four de préchauffage, le champignon peut etre mis à un étant chauffé de façon pra- tiqueraient uniforme par diffusion thermique lorsqu'il s'écoule un certain temps avant le début du chauffage rapide. Le champignon qui a été mis dans les conditions voulues-de profondeur de chauffage et de gradient de tem pérature, au cours des opérations précitées de préchauffage et de chauffage rapide qui suit, est alors trempe à partir de la surface comme indiqué précédemment afin qu'il forme une fine structure perlitique ayant la-profondeur voulue de trempe. Selon l'invention, il est souhaitable que la trempe du champignon soit effectuée par soufflage d'air. Plus précisément, lorsque le champignon a un gradient de température d'au moins 15 C/mm et est trempé à partir de la surface, la diffusion thermique de la partie superficielle vers la partie profonde s'effectue a l'intérieur du champignon en même temps que la trempe est réalisée à partir de la surface. Une vitesse prescrite de trempe peut donc être obtenue depuis la surface du champignon jusqu'au point qui se trouve à la profondeur prescrite, même lorsque le dispositif de trempe a une capacité relativement faible.Cependant, lors de la trempe du champigon autrement que par projection d'air, par projection d'une petite quantité d'eau de refroidissement, un phénomène de mouillage rend difficile la trempe uniforme du champignon. I1 est souhaitable que la trempe soit balisée à l'aide de jets d'air ayant des possibilités correspondant a une quantité d'eau de refroidissement pouvant atteindre 300 l/min.m étant donné l'absence du problème précité et la trempe uniforme de toute la surface du champignon qui est obtenue. On peut obtenir des résultats satisfaisants surtout lorsque le procédé précité selon l'invention est appliqué à un rail dont le poids unitaire dépasse 30 kg/m. On considère maintenant un exemple détaillé de mise en oeuvre de l'invention. On fait subir un préchauffage à plusieurs champignons de raib d'acier, l'acier contenant pratiquement 0,78 8 en poids de carbone C, 0,25 % en poids de silicium Si, 0,87 8 en poids de manganèse Mn et le reste de fer Fe avec des traces d'impuretés, les rails ayant des masses unitaires de 63 kg/m, afin qu'ils aient une température de 350, 500 et 6500C, puis on les chauffe rapidement à la flamme dans des conditions correspondant à un flux thermique de 4,2.109 J/m2.h, avec un temps de chauffage de 40 s. Juste après la fin du chauffage rapide, on obtient les gradients de température indiqués sur la figure 6, dans les champignons, à partir de leur surface. Ensuite, les champignons ayant subi le chauffage rapide décrit précédemment subissent une trempe par projection d'air dans des conditions qui correspondent à une pression aux buses de soufflage de 2,5 bars, avec une vitesse de 150 m/s dans la région de contact. En conséquence, la profondeur de durcissement efficace qui est obtenue est d'environ 3 à 4 mm dans les champignons préchauffés à 3500C, d'environ 7 à 8 mm dans les champignons préchauffés à 5000C et d'environ 15 mm dans les champignonspréchauffés à 6500C. Au cours du procédé de l'invention décrit précédemment en détail, un champignon de rail est préchauffé dans une plage prédéterminée de températures et il subit ensuite un chauffage rapide. En conséquence, selon l'in vention, la profondeur de chauffage du champignon peut être facilement réglée avec maintien d'un gradient prescrit de température même dans des conditions fixes de chauffage rapide et en conséquence, une fine structure perlitique uniforme, ayant une profondeur voulue de trempe dans le champignon, se forme et donne des effets industriels utiles. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs et procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement thermique d'un champignon de rail d'acier, caractérisé en ce qu'il comprend le préchauffage pratiquement uniforme d'un champignon de rail d'acier à une tempbratureprescrite comprise dans la plage allant de 300 à 650 C, puis le chauffage rapide du champignon ainsi préchauffé pendant une période prescrite, avec maintien pratiquement d'unequantité prescrite de chaleur qui, exprimée sous forme d'un flux thermique à la surface du champignon, est d'au moins 2,1.109 J/m2.h, pendant ladite période prescrite, afin que le champignon présente, à partir de sa surface, un gradient de température d'au moins 150C/mm, le réglage à une valeur voulue de la profondeur, mesurée à partir de sa surface, de la partie superficielle du champignon qui~ est chauffée dans la plage de températures d'auténitisation! par réglage précédent de la température de préchauffage à une valeur prescrite comprise dans la plage de températures, en fonction du chauffage rapide, puis la trempe du champignon soumis au préchauffage et au chauffage rapide afin que ladite partie superficielle du champignon, mesurée à partir de la surface jusqu'à une profondeur voulue, soit transformée en une fine structure perlitique uniforme. 2. procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la trempe du champignon du rail est réalisée par soufflage d'air, dans des conditions qui correspondent à une quantité d'eau de refroidissement pouvant atteindre 300 l/min.m2.