Structure de solidification
Soudage aluminothermique des rails de chemins de fer

La structure de solidification est intégralement dendritique basaltique (figure 7), ce qui n'est pas la structure idéale. Cela provient des flux de refroidissement imposés par les abouts de rails, en dépit d'un préchauffage oxypropane à 700 ^oC en surface.

Comme le montre la figure 8 , les grosses inclusions d'hercynite, dont le diamètre est beaucoup plus grand que la distance entre les dendrites secondaires des basaltes, sont repoussées vers l'extérieur du lingot et se retrouvent soit en surface, soit dans le plan de symétrie de la soudure.

La surchauffe par rapport à la température de fusion de l'acier développe énormément le domaine de formation des basaltes (figure 9) ainsi que leur longueur (figure 10).

La teneur en carbone réalisée a en outre l'inconvénient d'augmenter la longueur des basaltes (figure 11) et le taux de ségrégation dans l'axe vertical de la soudure (figure 12) ; avec un carbone moyen de 0,8 % (type Arema) le coefficient de ségrégation est de 2,8, soit une teneur centrale en carbone de 2,24 % (presque une fonte).

La synthèse de tous ces phénomènes métallurgiques est résumée sur la figure 13 :

• forte ségrégation centrale en carbone, fragile, accompagnée des classiques sulfures de manganèse ;

• structure dendritique basaltique grossière et fragile ;

• inclusions d'hercynite repoussées en peau et dans l'axe de symétrie, là où les dendrites d'un côté et de l'autre se rejoignent. Ces hercynites peuvent constituer des sites de concentration de contraintes accompagnées de possibles fissures.