Evolution des aciers et traitements thermiques destinés aux applications ferroviaires
Pièces d’usure et de sécurité, les roues de chemin de fer doivent supporter des sollicitations importantes en service, en termes de charge et de vitesse. Pour cela, le dimensionnement métallurgique joue un rôle tout aussi important que le dimensionnement mécanique. Les roues sont réalisées en acier au carbone. Point clé du processus de fabrication, le traitement thermique, associé à la chimie du métal, permet d’obtenir les caractéristiques mécaniques et la structure métallurgique requises par le service. Ce traitement thermique est composé d’une trempe à l’eau par aspersion de la jante suivie d’un revenu. Le traitement réalisé en continu dans une installation automatique est optimisé au niveau thermique afin d’optimiser la consommation en énergie et le temps de cycle du produit. Une optimisation des éléments résiduels et des paramètres de traitement thermique permet de répondre à propriétés souvent antagonistes comme une dureté élevée pour la résistance à l’usure et une bonne ténacité pour une résistance à la fissuration brutale.
Tableaux 1 et 2. Compositions chimiques et caractéristiques mécaniques préconisées pour l’Europe.
Tableau 3. Mesure de la dureté suivant EN ISO 6506-1. Des limites sont également imposées sur les résiduels, avec une imposition de CEC ≥ 390.
Figure 1. Diagramme fer-carbone d’un acier R7 hypoeutectoïde (C50)[3].
Figure 2. Evolution de AC3°C pour les aciers selon NF EN 13262 et AAR M107/208.
Figure 3. Profil de température de la roue après le cycle d’arrosage [5].
Figure 4. Structure métallurgique à 15 mm sous la bande de roulement (x200).
Figure 5. Dureté obtenue après trempe et revenu sur une jante de roue de wagon. Nuance en R7T.
Figure 6. Exemple de dureté Brinell obtenue sur une plaquette de roue en acier R7T (usure 25 mm).
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