R260 kalite tren raylarında kalıntı gerilmenin belirlenmesi ve bunun mekanik özelliklere etkisinin incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, EN 13674-1 standartına göre aynı döküm numarasına sahip altı adet R260 kalite raylarda kalıntı gerilme ölçümleri yapılmış, değerlerde farklılık gösteren raylardan numuneler alınarak mekanik özellikleri ve mikroyapıları incelenmiştir.Kalıntı gerilme ölçümünün ardından bütün numunelere Brinell sertlik testi yapılmış, kalıntı gerilme ile sertlik arasında ilişki kurulmuştur. Ray mantarının RS ve merkez bölgesine özellikle dikkat edilmiştir. Kalıntı gerilme değeri en yüksek olan, kalıntı gerilme değeri en düşük olan ve ortalama değerlerde olan, toplam üç adet numune mikroyapı incelemelerine tabii tutulmuştur. Sertlik dağılımı yapılan bölgelerden optik mikroskop ile mikroyapı görüntüleri çekilmiş, mantar bölgelerinin RS kısımlarından numuneler alınarak, gerekli metalografik prosedürler uygulandıktan sonra XRD ile faz incelemeleri, SEM ve EDS analizleri yapılmıştır. Lameller arası mesafe ölçülerek,kalıntı gerilme ve mikroyapı arasında ilişkiler kurulmuştur. Tahribatlı yöntemle yapılan kalıntı gerilme ölçümüne ek olarak, tahribatsız yöntemlerden X ışını kırınımı yöntemi kullanılarak seçilen bu üç ray numunesine kalıntı gerilme ölçümü yapılmıştır. Böylelikle bu iki yöntem kendi aralarında kıyaslanmıştır. Kalıntı gerilme ölçümlerinin ve yapılan mikro yapı analizlerinin ardından bu üç ray numunesine çekme testleri yapılmıştır. Akma, çekme mukavemeti ve yüzde uzama değerleri kaydedilmiş kalıntı gerilme değerleriyle ilişki kurulmuştur.Kalıntı gerilme değeri en yüksek olan rayda sertlik değerleri en fazla çıkmıştır. RS bölgelerinde yapılan incelemeler neticesinde, kalıntı gerilme değeri en yüksek olan rayın lameller arası mesafe değeri en düşük çıkmıştır. Bu bölgede optik mikroskop görüntülerine bakıldığında ferrit yapının en az olduğu görülmüştür. Kalıntı gerilmesi en düşük olan rayın akma ve çekme mukavemeti en düşük, kalıntı gerilme değeri en yüksek olan rayın akma ve çekme mukavemeti en yüksek çıkmıştır.

In this study, residual stress of R260 quality railway rails were measured according to the standardization. By preparing specimens from rails which had different residual stress values, mechanical and microstructure properties were examined.For residual stress measurement, cutting method that was related in EN 13674-1 standardization were used. After the residual stress measurement, brinell hardness of all samples were measured thus, between residual stress and hardness relationship was established. Especially RS of rail head was examined. The microstructure of three specimens, one of these has biggest residual stress value, other one has avarage and the other has lowest residual stress value were analyzed. Microstructures images were taken from hardness distrubiton regions by optical microscope. After specimens were prepared in RS of rail head with a metallographic prosedur, XRD phase analysis, SEM and EDX tests were performed. Thanks to these tests, the relationship between lamellar spacing and residual stress was established. In addition to destructive test, X ray diffraction method was performed to these three specimens for residual stress measurements. Thus these two methods were compared with each other. After the residual stress measurements and microstructure analysis, tensile tests were performed for three rails. Yield, tensile strength and percent elongation values were recorded then the relationship was established between residual stress and mechanical properties.Maximum hardness was seen in rail which had biggest residual stress value. In this rail, when RS region was examined, distance between lamellar was the lowest. Yield and tensile strength value changed directly proportional with residual stress