Pour améliorer la longévité des rails, le sidérurgiste indien Tata Steel s’est penché sur les risques de fissuration au niveau du "patin". Son travail débouche aujourd’hui sur un nouveau mode de production de rails sans contrainte résiduelle.

Via l’utilisation d’un procédé breveté de traitement thermique, Tata Steel estime avoir multiplié par cinq la durée de vie d’un rail standard. Pour atteindre cette performance, la société a entrepris un véritable changement de paradigme industriel. Alors que les recherches sur les mécanismes de rupture et techniques d’inspection se concentrent habituellement sur le "champignon", le sidérurgiste a, effet, décidé de se concentrer sur les fissurations de fatigue au niveau du "patin".

"Toutes les zones à concentration de contraintes dans le matériau, tels que des endommagements de la surface ou la corrosion, sont aggravées par les charges dynamiques subies au passage des trains et par la traction de la voie nécessaire pour éviter les déformations par flambage. Résultat, des fissures peuvent s’initier et se propager, et finir par provoquer une rupture du rail", analyse le fabricant par voie de communiqué.

Un procédé innovant

Partant de ce constate, il s’est donc écarté du procédé de production standard pour mettre en œuvre un nouveau traitement thermique. Durant la phase de fabrication, le rail traverse ainsi une série de fours à induction, où un champ électromagnétique alternatif réchauffe très rapidement l’acier à environ 950°C. La barre est ensuite refroidie par air comprimé, ce qui lui confère "une dureté élevée et une microstructure à grain très fin présentant une grande valeur d’allongement". L’objectif final consiste à obtenir une distribution de contraintes résiduelles optimisée, avec de très faibles contraintes de traction, voire de compression, au niveau du patin.

"Contrairement aux autres procédés de traitement thermique ’in-line’, cette approche protège contre les risques de rupture du rail résultant de défauts du patin, d’où une réduction du taux de retrait des rails", assurent les équipes de Tata Steel.