Mantarı sertleştirilmiş rayların kırılma mekaniği özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, demiryollarında kullanılan R260 kalite demiryolu rayına mantar sertleştirme işlemi uygulanmıştır. Isıl işlem uygulanan ve ısıl işlemsiz rayların kırılma mekaniği özellikleri incelenmiştir. İlk olarak, ısıl işlem süreci için hızlı soğutma mekanizması geliştirilmiştir. R350HT kalite ray standardına ulaşmak için başarılı olup olunmadığını kontrol etmek adına raylara ısıl işlemden önce ve sonra sertlik testi yapılmıştr. R260 kalite ray çeliği, mantar sertleştirme işlemi için 890 °C östenitlenme sıcaklığında 50 dakika bekletilerek 20 saniye boyunca hava + su karışımı ile soğutulmuştur. Ardından Optik Mikroskop ve SEM ile mikro yapı analizi yapılmıştır. Yorulma çatlak ilerleme (FCG) testi için standarda uygun numuneler hazırlanarak FCG testleri uygulanmıştır. Sonuçlar özellikle de hızlı trenler için tercih edilen R350 HT kalite ray standardını sertlik ve mikro yapı analizine göre elde edildiği göstermektedir. Mantarı sertleştirilmiş rayın FCG direnci R260 kalite raydan daha yüksek olduğu, daha ince bir perlitik mikro yapıya sahip olduğu, bu yüzden ısıl işlemle elde edilen bu ray daha iyi mekanik özellikler gösterdiği ve ısıl işlemin ayrıca rayların yorulma çatlak ilerleme davranışını da etkilediği belirlenmiştir.

In this study, head hardening process was applied to R260 quality rail that is used in railways. Investigation of fracture mechanism of heat treatment and non-heat treatment rails was examined. Firstly, cooling mechanism was developed for heat treatment process and hardness test was performed before and after heat treatment in order to control if there is a success to reach R350HT rail standard or not. R260 quality rail steel austenitized at 890 oC standing for 50 minutes at this temperature cooled by air+water mixture for 20 sec for head hardening procedure. Then microstructure analysis by Optic Microscope and SEM. Samples were machined for fatigue crack growth (FCG) test. FCG tests were applied for samples respectively. Results show that, R350 HT standard, which is preferred as a rail quality especially for high speed train, was obtained according to the hardness and microstructure analysis. It has been determined that FCG resistance of head hardened rail is higher than that of R260, head hardened rail has fine pearlitic microstructure so this rail obtained by heat treatment show better mechanical properties and heat treatment also effects fatigue crack growth behavior of rails.