Brevet FR2795754A1 — publié le 20010105

Rail de chemin de fer en acier présentant des caractéristiques améliorées, en particulier rail de pointe d'aiguille, et procédé de fabrication d'un tel rail L'invention concerne un rail pour des véhicules ferroviaires, par exemple un rail courant, ou plus particulièrement un rail de construction d'appareil de voie, comme par exemple un rail de pointe d'aiguille. L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un rail de construction d'appareil de voie, en particulier d'un rail de pointe d'aiguille. Les rails de chemin de fer pour la circulation de véhicules ferro- viaires sont connus depuis longtemps dans la pratique. En Allemagne, les Chemins de Fer Allemands (Bundesbahn) utilisent essentiellement des rails dits à patin large ou rails Vignoles pour faire circuler les véhicules ferroviaires. Pour la fabrication des rails courants de ce type, on utilise habituellement un produit sous forme de blooms ou un produit coulé en continu que l'on soumet à un processus de laminage adapté. L'acier utilisé pour la fabrication de ces rails présente en règle générale, selon la nuance considérée, une teneur en carbone comprise entre 0,40 et 0,82% en poids, une teneur en manganèse entre 0,80 et 1,7% en poids et une teneur en sili- cium entre 0,05 et 0,90%o en poids. Dans un acier de qualité particulière- ment élevée, on peut également utiliser du chrome en des quantités com- prises entre 0,80 et 1,3% en poids. A la différence des rails courants, les éléments d'aiguillage, à savoir les coeurs d'aiguille, les éléments de croisement et les rails de cons- truction d'appareil de voie tels que les rails de pointe d'aiguille, sont géné- ralement fabriqués en un acier dur au manganèse. Les éléments d'aiguillage réalisés en un tel matériau ne sont pas laminés mais moulés. L'acier de moulage au manganèse pour les éléments d'aiguillage contient normalement les composants suivants, qui sont présents dans les limites indiquées, en % en poids: carbone 0,95 à 1,3 % manganèse 11,5 à 14 % silicium Par ailleurs, la structure du métal doit être entièrement austéni- tique et libre de carbures. La raison de l'utilisation de nuances d'acier allié différentes pour les profilés courants d'une part et pour les éléments d'aiguillage d'autre part est que les éléments d'aiguillage sont soumis à une usure considérablement plus forte que les rails courants. Pour obtenir une durée de vie plus grande des éléments d'aiguillage, ceux-ci doivent avoir une dureté supérieure à celle des rails courants. Le problème est que la composition de l'acier de moulage au maganèse, indispensable pour obtenir la dureté des éléments d'aiguillage, ne permet pas de fabriquer par laminage les éléments d'aiguillage, notam- ment les pointes d'aiguille réalisées en ce matériau. La présente invention a pour but de proposer un rail du type indi- qué en introduction, en particulier un rail de construction d'appareil de voie, dans lequel non seulement le matériau du rail présente une bonne aptitude au laminage, mais encore présente une dureté élevée, permettant de l'utiliser également dans la construction d'aiguillages. L'invention pro- pose également un procédé de fabrication de rails, plus particulièrement d'un rail de pointe d'aiguille. Ce but est atteint conformément à l'invention essentiellement par le fait que le rail est fabriqué à partir d'un acier qui, en plus du fer, contient les éléments suivants, dans les limites indiquées ci-après, en % en poids: carbone 0,55 à 0,8 % manganèse 11 à 14 % silicium acier contenant les éléments mentionnés plus haut, dans les limites indi- quées, pouvait être laminé sans difficulté particulière. En outre, l'acier dur au manganèse mentionné est particulièrement bien adapté pour la fabrication d'éléments d'aiguillage, en particulier de rails de pointe d'aiguille, car un acier contenant les éléments cités plus haut présente une dureté véritablement élevée et des caractéristiques de résistance mécani- que excellentes. Naturellement, il est tout à fait envisageable d'utiliser l'acier selon l'invention également pour la fabrication de rails courants. L'invention permet pour la première fois de réaliser par lami- nage des éléments d'aiguillage, dans la mesure o leur profil permet une fabrication par laminage - ce qui est le cas notamment des rails de pointe d'aiguille. Cela constitue un changement d'orientation par rapport à la voie empruntée jusqu'ici, qui consistait à réaliser par moulage les élé- ments d'aiguillage devant présenter des caractéristiques particulières en en ce qui concerne la dureté. Au final, l'avantage procuré par l'invention est que des éléments d'aiguillage, dans la mesure o leur profil permet une fabrication par un procédé de laminage, peuvent être fabriqués à un coût plus avantageux que jusqu'à présent et que leurs caractéristiques de dureté et de résistance mécanique sont améliorées par rapport aux éléments d'aiguillage connus et autres rails courants. Lors d'essais réalisés, on a également constaté que l'on obtenait une aptitude au laminage particulièrement bonne de l'acier selon l'inven- tion, avec des caractéristiques de dureté et de résistance mécanique parti- culièrement favorables pour des éléments d'aiguillage lorsque l'acier contient les éléments cités ci-dessous, dans les limites indiquées, en % en poids: carbone 0,65 à 0,75% manganèse 12,5 à 13,5 % silicium 0,30 à 0, 50% chrome 0,30 à 0,60%. Il peut être avantageux pour certaines applications dans des rails, d'ajouter de manière optionnelle du nickel en des proportions com- prises dans une plage allant de 0,10 à 0,30%, plus particulièrement dans une plage allant de 0,10 à 0,20%. L'acier selon l'invention destiné à être utilisé pour la fabrication de rails de chemin de fer peut contenir un certain nombre d'oligo-élé- ments. Il peut s'agir d'aluminium, d'antimoine, de cuivre, de molybdène, de nickel, de niobium, de phosphore, de soufre, de titane, d'hydrogène et/ou d'étain. La part de ces oligo-éléments ne devrait pas dépasser certaines valeurs. La part des différents oligo-éléments doit être la suivante, en % en poids: aluminium étain A noter que les différents oligo-éléments, en tant que tels, peuvent être présents en combinaison avec quelques uns ou avec tous les éléments mentionnés dans l'acier selon l'invention. Les oligo-éléments peuvent, dans la plage indiquée qui est la leur, contribuer à améliorer l'acier selon l'invention. REVENDICATIONS 1. Rail pour des véhicules ferroviaires, par exemple rail courant et plus particulièrement rail de construction d'appareil de voie, comme par exemple un rail de pointe d'aiguille, caractérisé par le fait que ledit rail est constitué d'un acier qui, en plus du fer, contient les éléments suivants dans les limites indiquées, en % en poids: carbone 0,55 à 0,8 % manganèse 11 à 14 % silicium de 0,10 à 0,20 %. 4. Rail selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'acier contient certaines quantités d'aluminium et/ou d'antimoine, et/ou de cuivre et/ou de molybdène et/ou de nickel et/ou de niobium et/ou de phosphore et/ou de soufre et/ou de titane et/ou d'hydrogène et/ou d'étain. 5. Rail selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'acier contient les éléments ci-dessous dans les proportions indiquées: aluminium étain 6. Rail selon la revendication 4, caractérisé par le fait que ledit rail est laminé. 7. Procédé de fabrication d'un rail de construction, en particulier d'un rail de pointe d'aiguille, caractérisé par le fait que le rail de construc- tion est fabriqué par laminage, en un acier qui contient les éléments sui- vants dans les limites indiquées, en % en poids: carbone 0,55 à 0,8 % manganèse 11 à 14 % silicium chrome 0,2 à 0,7 %.