Tren tekeri aşınma davranışına ısıl işlem ve ortam koşullarının etkisi
The effect of heat treatment and service conditions on the wear behavior of the railway wheel steel
Yazar: KADER ÖZBEY
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ İSMAİL HAKKI KARA
Karabük Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Aşınma = Wear ; Demir yolları = Railways ; Isıl işlem = Heat treatment ; Sertleştirme = Hardening ; Tekerlekler = Wheels

Özet:
Bu çalışmada, Türkiye'de üretilen tren tekerlerinin aşınma davranışı üzerindeki veri boşluklarını gidermek amacıyla, demiryolu tekerlerinde kullanılan ER 7 kalite malzemelere farklı ısıl işlem ve yük şartları uygulanarak aşınma davranışı incelenmiştir. Tekerden kesilen numuneler 3 gruba ayrılmıştır. İlk gruba ısıl işlem uygulanmamış, ikinci grup 1 saat 900 oC fırında ısıtılarak 60 sn sertleştirme yapılmış, üçüncü grup ise yine 900 oC 'de 1 saat ısıtılarak 120 sn sertleştirme işlemi yapılmıştır.  Ring üzerine blok yöntemiyle numunelere 20 N ve 40 N yük uygulanarak aşınma testine tabi tutulmuş ve aşınma miktarı ağırlık kaybı ölçülerek belirlenmiştir. Numunelerin mikroyapı incelemeleri optik mikroskop ve SEM cihazı ile alınmıştır. 750 kgf yük altında 5mm çelik bilya kullanılarak Brinell sertlik ölçümleri gerçekleştirilmiştir. İncelenen tren tekeri numunelerine uygulanan 60 sn ve 120 sn sertleştirme işlemi ile sertlik yaklaşık olarak 250 HB den 550 HB ye kadar yükselmiştir. Orijinal tekerleğin mikroyapısı tane sınırı ferriti içeren ince perlitik yapıya sahip iken su verme ile beynitik ve martenzitik yapıya doğru dönüşüm meydana gelmiştir. Numunelerin aşınma deneyi sonrası sertleştirme süresinin artmasıyla yaklaşık %96 oranında aşınma kaybı azalma gözlemlenmiştir.  Aşınma deneyleri sonrası alınmış yüzeylerin sem incelemesi aşınma kaybının azalmasıyla aşınma mekanizmasının yiv ve aşırı plastik deformasyon oluşumundan düz yüzeyli aşınmaya doğru dönüşüm sergilenmiştir.

Abstract:
In this study, in order to eliminate the data gaps on the wear behavior of the train wheels produced in Turkey, the wear behavior of the ER 7 quality materials used in the railway wheels was investigated by applying different heat treatment and load conditions. The samples cut from the wheel were divided into 3 groups. Heat treatment was not applied to the first group, the second group was heated in the furnace at 900 °C for 60 seconds, and the third group was heated at 900 °C for 1 hour and hardened for 120 seconds. The samples were subjected to abrasion test by applying 20 N and 40 N loads on the ring with the block method, and the amount of wear was determined by measuring the weight loss. Microstructure examinations of the samples were taken with an optical microscope and SEM device. Brinell hardness measurements were carried out using 5mm steel balls under a load of 750 kgf. The hardness increased from approximately 250 HB to 550 HB with the 60 sec and 120 sec hardening process applied to the examined train wheel samples. While the microstructure of the original wheel had a fine pearlitic structure containing grain boundary ferrite, it was transformed into bainitic and martensitic structure by quenching. With the increase of the hardening time of the samples after the wear test, approximately 96% decrease in wear loss was observed. After the wear tests, the sem examination of the surfaces taken, decreased the wear loss, and the transformation of the wear mechanism from groove and excessive plastic deformation to flat surface wear was exhibited.