Demiryolu hattı

Demiryolu hattı, raylar, bağlantı elemanları, traversler ve balast ile alttaki alt kattan oluşan bir yapıdır. Demiryolu hattı, raylı taşıtların tekerlekleri üzerinde dönebilecekleri güvenilir bir yüzey sağlayarak hareket etmesini sağlar. Elektrikli trenlerin veya elektrikli tramvayların geçtiği şeritler, üstten elektrik güç hattı veya ilave elektrikli ray gibi bir elektrifikasyon sistemi ile donatılmıştır.Raylar çelikten imal edilmiş ve demiryolu araçlarının teker yüklerini karşılamak, tekerlere kılavuzluk etmek ve demiryolu araçlarına düzgün bir sürüş yüzeyi sağlamak için kullanılan yapı elemanlarıdır.Sıcaklık değişimlerinin ve demiryolu araçlarının frenleme, ivmelenme hareketlerinin yol açtığı boylamasına yüklere maruz kalırlar.Ray standardı olarak kullanılan EN 13674-1 içerisinde sertlik değerleri 200 Brinell ile 440 Brinell arasında değişen 9 adet perlitik ray sınıfı tanımlanmıştır.EN13674-1 standardının  5 nolu tablosunda ise ray çeliklerinin kimyasal kompozisyonları ile mekanik özellikleri tanımlanmıştır. Ray çeliği olarak sıklıkla kullanılan bazı çeliklerin eriyik kompozisyonlarına dair tolerans aralıkları şu şekildedirKarbon( C): Karbon çelik içerisindeki en önemli alaşım elementidir. Karbon içeriğinin artışı çeliğin mekanik dayanımını ve sertliğini artırır. Diğer taraftan karbonun artışı çeliğin tokluğunu, işlenebilirliğini ve kaynaklanabilirliğini olumsuz yönde etkiler. Yapı çeliklerinde kaynaklanabilirlik özelliği 0.20% C miktarından sonra kötüleşir. Ancak ray çeliklerindeki C miktarı (% 0.50- 1.00 arasında) bu miktarın çok daha üzerindedir. Bu nedenle ray çeliklerinin kaynaklanması çok daha zor olup özel gerekliliklere ihtiyaç duyar.  Ek olarak, yüksek C içeriği malzemeyi gevrekleştirir.Mangan (Mn): Mn elementi çelik içerisindeki kükürdü(S) gidermek için ilave edilir. Mangan çeliğin işlenebilirliğini artırır. Buna ilave olarak mangan ilavesi çeliğin dayanımını (fakat C elementinden daha az bir etkiyle) ve çukurcuk korozyonuna karşı dayanımını artırır. Tüm bu nedenlerden dolayı Mn çelik içerisindeki en önemli alaşım elementlerinden birisidir.  Ray çeliklerindeki alaşım elementi olmasının yanı sıra demiryolu makaslarında kullanılan göbekler de %1.0-1.4 C ile %11-14 arası Mn birleşimiyle imal edilirler. "Hadfield Çeliği" olarak adlandırılan bu çelikler östenitik yapıda olup yüksek tokluğa sahiptirler.Silisyum (Si): Silis çelik içerisinde her zaman mevcut olup Oksijeni bağlamakta kullanılır. %0.50'nin üzerindeki miktarlarda alaşım elementi olarak, bunun altındaki miktarlarda ise eşlik eden element olarak bulunur. Silis ilavesi ile akma dayanımının çekme dayanımına olan oranı yükselir.Krom (Cr): Alaşım elementi olarak Krom kullanılması çeliğin mekanik dayanımını artırırken tokluğun bir miktar azalmasına yol açar. Krom ilavesiyle sertleşebilirlik artacağı için çeliğin hızlı soğutulmasına ihtiyaç yoktur.Fosfor (P): Fosfor elementi soğuk gevreklik gelişimine yol açacağı için zararlıdır. Soğuk çatlak çeliğin düşük sıcaklıklarda gevrekleşmesine verilen isimdir. İzin verilen maksimum Fosfor miktarı %0.0.25tir.Oksijen (O): Oksitler şeklinde çelikte bulunan oksijen elementi mekanik özellikleri ve özellikle de kopma uzamasını düşürdüğü için zararlıdır.Kükürt(S): Sülfür de zararlı bir elementtir. Demir (Fe) ile birleşerek çelik içerisinde düşük ergime noktasına sahip FeS meydana getirir ve bu gevrekliğe sebep olur.