Study of mechanical and tribological behaviour of austenitic manganese steel: application in railway crossings
Étude du comportement mécanique et tribologique des aciers austénitiques au manganèse : application aux cœurs de voies ferroviaires
Résumé
The industrial aim of this work performed on Hadfield steels is to increase the railway crossings life. The work is divided in four parts. The first part analyses the problems encountered in present time on the railways crossings. The second part is a state of the knowledges on the properties of steels with composition near the actual one (GX120Mn13). Five alloys have been chosen, which have been submitted to mechanical and tribological tests in the third and the fourth parts. A device on a rotatory tribometer has been designed in order to perform rolling fatigue tests. An impact-sliding-wear machine has been designed and checked in order to impose to the materials solicitations near the service ones. With regard to the mechanical tests has been studied the behaviour in tensile and compression at strain rates till 10 s-1. These tests demonstrated the very high workhardening of these austenitic alloys. The tribological tests (rolling fatigue, impact-sliding wear tests) enabled to identify the alloys with the highest wear resistance.
La finalité industrielle de ce travail mené sur des aciers de type Hadfield est l'amélioration de la tenue en service des cœurs de voie. Le mémoire comprend quatre parties. La première partie concerne la compréhension de la problématique rencontrée actuellement sur les cœurs de voie en service. La deuxième partie fait le point des connaissances sur les nuances d'acier dans la même gamme que la nuance actuelle (GX120Mn13). On a sélectionné cinq nuances et ces nuances ont fait l'objet d'une étude mécanique et tribologique dans les troisième et quatrième parties. Un montage sur un tribomètre rotatif a été conçu pour réaliser des essais de fatigue de contact en roulement. Un banc d'essai de chocs-glissement a été conçu et mis au point pour imposer aux matériaux des sollicitations proches de celles exercées en service. Au niveau essai mécanique, le comportement en traction et en compression à des vitesses allant jusqu'à 10 s-1 a été étudié. Ces essais ont montré la capacité d'écrouissage extraordinaire de ces aciers austénitiques. Les essais tribologiques de roulement et de chocs glissement ont permis de déterminer les nuances qui présentent la meilleure résistance à l'usure.
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