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"Acier spécial résistant au striage pour rails, roulements à bil- les et à rouleaux et autres pièces de machine soumises à des ef- forts de frottement."
L'usure ondulatoire des surfaces de roulement des rails a augmenté dans de fortes proportions au cours de ces dernières années.
Cette usure est également 'dénommée striage. Le striage des rails soumet la superstructure des voies ferrées à des efforts très élevés, de sorte que des tronçons de voies ainsi striés exi- gent un entretien considérable. De plus, du fait des trépidations
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dues aux stries, les véhicules sont soumis à des actions très défa vorables. Il faut encore signaler que, lorsque les véhicules pas- sent sur-ces tronçons striés, les stries sont la cause d'un bruit très désagréable pour les voyageurs.
Les mêmes phénomènes de stri- age se manifestent dans les roulements de.palier soumis à certains efforts, ainsi que sur des éléments de machine soumis à des frotte. ments de roulement en même temps qu'à un glissement, donc sur des rouleaux roulant avec glissement sur des chemins de roulement.
Des recherches récentes ont démontré que la formation de ces stries a également des rapports avec le phénomène d'usure connu'sous le nom d'oxydation de frottement.
Des essais ont prouvé que, lorsque le frottement de roulement.s'accompagne d'un glissement, tel que celui qui se pro- duit, par exemple, par l'effet de la transmission du couple d'une' roue motrice au rail, ou sur des roulements à rouleaux, dans cer- taines conditions d'appui, il se produit un striage. Le glissement n'est, alors, pas 'transmis d'une façon uniforme, mais des frac- tions importantes de glissements alternent avec des fractions de glissement faible, de sorte qu'il est possible de parler d'un genre d'oscillation de frottement se manifestant aux points soumis à des frottements. Les effets de tels glissements importants et faibles se manifestant rythmiquement n'agissent pas seulement sur la surface du métal'mais aussi sur les combinaisons chimiques qui s'y forment sous l'effet du frottement.
Or, dans la plupart des cas, ces combinaisons chimiques sont des pellicules d'oxydes, don des combinaisons avec l'oxygène et'-quelque-fois aussi des combinai- sons: d'azote. Par suite de:-variations rythmiques de l'importance du glissement, les matières chimiques ainsi produites par le frot. tement sont chassées des points de glissement importants. Elles s'agglomèrent aux points où les glissements sont les plus faibles; où elles sont laminées par les roues et enfoncées dans les rails ou les chemins de roulement. Il se crée donc des points de pression supérieure et les produits d'usure enfoncés y font naître les
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sillons ou " vallées " -des stries.
Sous les effets des pressions réciproques existant entre les surfaces métalliques frottant les unes contre les autres, la poussière d'usure se trans- forme en minuscules plaquettes d'un brillant métallique qui, lors de recherches antérieures, ont-été appelées paillettes métalliques mais dont la vraie nature est reconnue immédiatement par écrase- ment entre les doigts, cet'écrasement donnant une poudre noire.
La surface métallique brillante de ces paillettes n'est cependant que le résultat d'une pression produite sur la surface de roule- ment qui agit, en quelque sorte, comme une presse à frapper. Sous l'effet de la pression, ces paillettes s'enfoncent dans la surface métallique et, au cours de la progression de l'usure, de nouvelles poussières-se déposent sur elles. Dès que les paillettes ont at- teint une certaine grosseur, elles se dégagent, sous l'action des efforts, des dépressions qu'elles oht créées dans les rails. Les sillons des stries présentent, par conséquent, toujours une sur- face rugueuse, tandis que leurs commets se distinguent par un brillant métallique.
La raison d'une telle accumulation rythmique de poussières d'usure réside dans le fait que la force de résis- tance mécanique des pellicules d'oxyde est trop faible par rapport aux forces tangentielles qui se libèrent sous l'effet du glisse- ment. Le s,triage se manifeste aussi sur le bandage des roues, de même que sur les rouleaux et chemins de roulement des roulements des paliers à rouleaux ou dans les cas similaires dans lesquels des pièces de machine sont soumises au frottement.
Grâce à l'invention, dans tous ces cas, le striage est évité, ou du moins fortement réduit, et, à la surface des rails, des rouleaux, des chemins de roulement ou des bandages de roues, il se forme des pellicules d'oxyde qui adhérent d'une manière ex- traordinaire:nent ferme, qui résistent particulièrement aux efforts tangentiels et qui ne sont pas détruites par les véhicules rou- lant sur les rails ou par d'autres corps agissant sur elles.
De telles garnitures adhérentes formées de pellicules
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offrent également uhe forte protection contre les attaques de l'oxygène et de l'azote s'exerçant sur la couche d'acier sousja- @ cente de la -pellicule.
Il va de soi que même de tels chemins de roulement de rails et autres éléments finissent par s'user mais la formation de nouvelles pellicules à partir de la surface métallique se pour- suit toujours bien à temps et, grâce aux caractéristiques ci-des- sus décrites des pellicules d'oxyde, les rails et autres chemins de roulement ont une résistance telle que la formation ou l'accu- mulation de poussières d'usure et, par suite, la formation de stries en peuvent se produire.
Suivant la présentinvention, il-est proposé pour les rails, bandages de roue, corps de roulement et chemins de roule- ment, un acier d'une composition habituelle mais avec une teneur en azote d'environ 0,005 ou moins.-Sur cet acier, il se forme des pellicules d'oxyde qui opposent une résistance suffisante aux os- , cillations de frottement, qui se produisent lors de la formation des stries. Suivant une autre caractéristique de la présente in- vention, la teneur en oxygène également est maintenue particulière- ment faible et a une valeur approximative de 0,01 ou moins; il y a alors certitude que, avec cet acier, la formation de stries est fortement empêchée car une faible teneur en oxygène est également .essentielle pour la formation de pelliculesd'oxyde très adhérentes.
REVENDICATIONS
1. Acier résistant au striage pour rails, roulements, éléments de roulement mobiles sur des chemins de roulement, bandage de roues et autres, caractérisé'par le fait qu'il a une composition et une résistance usuelles mais une teneur en azote de l'ordre de 0,005 ou moins.
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"Special steel resistant to scratches for rails, ball and roller bearings and other machine parts subjected to frictional forces."
The wave wear of the running surfaces of the rails has increased significantly in recent years.
This wear is also referred to as streaking. The grooving of the rails subjects the superstructure of the tracks to very high stresses, so that stretches of track thus ridged require considerable maintenance. In addition, due to the tremors
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due to streaks, vehicles are subject to very adverse actions. It should also be noted that, when the vehicles pass over these ridged sections, the ridges are the cause of a noise which is very unpleasant for passengers.
The same grooving phenomena are manifested in crank bearings subjected to certain forces, as well as in machine elements subjected to friction. running elements at the same time as sliding, therefore on rollers running with sliding on raceways.
Recent research has shown that the formation of these streaks is also linked to the phenomenon of wear known as friction oxidation.
Tests have shown that when the rolling friction is accompanied by slippage, such as that which occurs, for example, by the effect of the transmission of torque from a driving wheel to the rail, or on roller bearings, under certain bearing conditions, streaking occurs. The slip is, then, not transmitted in a uniform way, but large fractions of slips alternate with small fractions of slip, so that it is possible to speak of a kind of oscillation of friction occurring at points subjected to friction. The effects of such large and small slips occurring rhythmically do not act only on the surface of the metal but also on the chemical combinations which form there under the effect of friction.
Now, in most cases, these chemical combinations are oxide films, giving combinations with oxygen, and sometimes also combinations of nitrogen. As a result of: -Rhythmic variations in the magnitude of the slip, the chemical materials thus produced by the friction. important slip points are driven out. They agglomerate at the points where the slips are weakest; where they are rolled by the wheels and driven into the rails or raceways. Higher pressure points are therefore created and the sunken wear products give rise to
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furrows or "valleys" - streaks.
Under the effects of the reciprocal pressures existing between the metallic surfaces rubbing against each other, the wear dust is transformed into tiny platelets of a metallic shine which, in previous research, were called metallic flakes but whose the true nature is recognized immediately by crushing between the fingers, this crushing giving a black powder.
The shiny metallic surface of these flakes, however, is only the result of a pressure produced on the rolling surface which acts, in a way, like a punch press. Under the effect of the pressure, these flakes sink into the metal surface and, as the wear progresses, new dust is deposited on them. As soon as the spangles have reached a certain size, they are released, under the action of forces, from the depressions which they created in the rails. The furrows of the streaks therefore always have a rough surface, while their commits are distinguished by a metallic sheen.
The reason for such a rhythmic accumulation of wear dust lies in the fact that the mechanical resistance force of the oxide films is too low compared to the tangential forces which are released under the effect of sliding. Sorting is also manifested on the tires of the wheels, as well as on the rollers and raceways of roller bearings or in similar cases in which machine parts are subjected to friction.
Thanks to the invention, in all these cases, the streaking is avoided, or at least greatly reduced, and, on the surface of the rails, rollers, raceways or wheel tires, films of oxide which adhere in an extraordinary manner: nent firm, which particularly resist tangential forces and which are not destroyed by vehicles running on the rails or by other bodies acting on them.
Such adherent linings formed from films
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also offer a strong protection against the attacks of oxygen and nitrogen exerted on the steel layer underlying the film.
It goes without saying that even such raceways of rails and the like eventually wear out but the formation of new films from the metal surface always proceeds well in time and, thanks to the above characteristics. Above described oxide films, rails and other raceways have such resistance that the formation or accumulation of wear dust and hence the formation of streaks can occur.
According to the present invention, there is provided for rails, wheel tires, running gear and raceways a steel of usual composition but with a nitrogen content of about 0.005 or less. , oxide films are formed which provide sufficient resistance to the frictional oscillations which occur during the formation of the striations. According to another feature of the present invention, the oxygen content also is kept particularly low and has an approximate value of 0.01 or less; it is then certain that with this steel the formation of streaks is strongly prevented since a low oxygen content is also essential for the formation of very adherent oxide films.
CLAIMS
1. Scoring resistant steel for rails, bearings, rolling elements movable on raceways, wheel tires and the like, characterized by having the usual composition and strength but nitrogen content of it. order of 0.005 or less.