Hızlı tren ray malzemelerinde farklı ısıl işlemlerin mikroyapı ve aşınma özelliklerine etkilerinin araştırılması

Abstract

Raylarda meydana gelen aşınma kayıpları, demir yolu ulaşım güvenliği ve işletme giderleri bakımından önemli yer tutmaktadır. Raylarda meydana gelen aşınma sorununun giderilmesi için önerilen temel çözümler: Periyodik ray aşınması kontrolü, uygun bölümlerde rayların yağlanması, ray yüzeyine aşınma dayanımını artırıcı işlemler uygulanması, ray yapısı ve metalurjisinin geliştirilmesidir. Bu tez kapsamında Türkiye'de hızlı tren altyapısında kullanılan ray malzemesi incelenmiştir. Ray malzemesine farklı ısıl işlemlerin tokluk, sertlik ve aşınma davranışlarına etkisi araştırılmıştır. Yapılan çalışmada altı farklı yapı elde edilmiştir (Perlitik, alt beynit, üst beynit, temperlenmiş martenzit, 12 ve 36 saat kriyojenik işlem uygulanmış). Yapılan deneyler sonucunda üretilen tüm mikroyapılarda aşınma direncinde işlem görmemiş numuneye göre artış elde edilmiştir. Özellikle kriyojenik işlem uygulanan numunelerin aşınma direnci önemli ölçüde artmıştır. Dinamik tokluk testleri sonucuna göre beynitik yapıdaki numunelerde referans numunelere göre tokluk artışı görülmüştür. Su verme ve kriyojenik işleme tabii tutulan numunelerin tokluk değerleri referans numuneye göre bir miktar azalmıştır.

Wear of train rails has a great importance in railway transportation safety and railway infrastructure maintenance methods. The proposed basic solutions to prevent rail wear are implementing periodic rail wear control, lubricating rails at specific areas, employing surface treatment for the rail surface, and improving the rail microstructure and rail metallurgy. In this study, a high speed-train rail material was investigated and different heat treatment processes were applied on rail material. The effects of different heat treatments were investigated on the mechanical properties (toughness, hardness and wear). Six different structures were obtained (pearlitic, upper bainite, lower bainite, tempered martensite, 12 hours cryogenic treatment, 36 hours of cryogenic treatment). As the result of experimental work wear resistance is improved at all generated samples with respect to reference material. Especially cryo-treated samples wear resistance were significantly improved. As the result of charpy v-notch tests the bainitic structure has better toughness than reference structure. Cryo treated samples and quenched samples toughness's slightly decreased compared to reference sample.