Hızlı tren hatlarındaki rayların aşınma davranışlarının mikroyapısal araştırılması
Microstructural study of rabble abrasion behaviors in high-speed train lines
Yazar: ERKAN YÜKSEL
Danışman: PROF. DR. MEHMET H. KORKUT
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Teknolojileri Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Hızlı Tren Hatlarındaki Rayların Aşınma Davranışlarının Mikroyapısal Araştırılması
Bu çalışmanın amacı, hızlı tren hatlarında rayların aşınmadan önce ve sonraki S49 serisi ray çeliğinin atomik içyapısını ve yüzey pürüzlülüğünün ileri metalografik araştırma (X-ışınları, sem ve optik mikroskop ve noktasal analiz gibi) teknikleri kullanılarak mikro yapılarının incelenmesidir. Ayrıca diğer malzemelerle kıyaslamanın yapılması, aşınan ray çeliğinin mukavemetini artıcı önlemlerin belirlenmesi ve kullanılan S serisi ray çeliklerinin aşınmaya daha kararlı bir yapıya sahip ve daha uzun ömürlü olması ilave olarak üretimde de daha verimli hale getirilmesi amaçlanmaktadır.
Bu amaçla S49 çeliğinden imal edilmiş ray numunesi kesim işlemine tabi tutularak numuneler oluşturulmuştur. Aşınma deneyi için A1-A2-A3, B1-B2-B3 ve C1-C2-C3 olmak üzere 9 adet numune oluşturulmuştur. S49 çeliğinden alınan numuneler ısıtıcı fırında 8000C sıcaklığa yükseltilerek 15 dakika östenitleme işlemine maruz bırakılmıştır. Bu işlemden sonra numune sıcaklıkları 5500C, 5750C ve 6000C sıcaklıklarda fırında 5 dakika bekletilmiş ve havada soğutma işlemine tabi tutularak ısıl işlem uygulaması gerçekleştirilmiştir. Daha sonra numune 80μ, 220μ 400μ, 600μ, 800μ ve 1000μ keçeler kullanılarak cıva ve kadifeyle parlatma işlemine tabi tutulmuştur. Parlatma işleminden sonra alkol ile temizlenen numune içyapısı mikroskopta görülünceye kadar kadife ile parlatılmış, görüntü elde edildikten sonra %2'lik nital ile dağlanmıştır. A1, B1, ve C1 numuneleri 10N, 20N ve 30N'luk yüklerde ve 1800m, 3600m ve 5400m'lik kayma mesafelerinde Fırat Üniversitesi Metalurji-Malzeme Mühendisliği laboratuvarında bulunan JET WMH Tool Group AG, GH-8603 markalı aşınma cihazıyla, aşınma testine tabi tutulmuşlardır. Deneysel aşamalardan elde edilen numuneler ışık mikroskobu, SEM, XRD ve EDS görüntüleri alınarak aşınma davranışları değerlendirilmiştir. Araştırma sonucunda S49 ray çeliklerinin yük, kayma hızı ve kayma yolu değişkenleriyle doğru orantılı bir şekilde kütle kaybına uğradığı yani aşınma düzeyinin arttığı tespit edilmiştir. 

Anahtar Kelimeler: Aşınma, S49 Ray Çeliği, SEM, EDS, Metalurji

Abstract:
Microstructural Study Of Rabble Abrasion Behaviors In High-Speed Train Lines
The aim of this study is to examine the microstructures of the high-speed railway lines using advanced metallographic research (such as X-rays, sem and optical microscopy and point analysis) techniques for the atomic interior construction and surface roughness of the S49 series rail steel before and after the rails are eroded. It is also aimed to make coMParison with other materials, to determine the measures to increase the strength of the worn rail steel and to make the S series rail steels used more stable and more durable than wear and to be more productive in production.
For this purpose, specimens were prepared by subjecting the rail sample made of S49 steel to cutting process. For the abrasion test, 9 samples A1-A2-A3, B1-B2-B3 and C1-C2-C3 were formed. The samples taken from the S49 steel were heated to 8000C in the heater furnace and subjected to austenitization for 15 minutes. After this process, sample temperatures were kept at 5500C, 5750C and 6000C for 5 minutes and heat treatment was applied by cooling in air. Then the sample was polished with mercury and velvety using 80μ, 220μ 400μ, 600μ, 800μ and 1000μ felts. After polishing, the sample cleaned with alcohol is polished with velvet until it is seen on the microscope, and after the image is obtained, it is etched with 2% qualitative. The JET WMH Tool, which is located at the laboratory of Fırat University Metallurgical and Materials Engineering at specimens A1, B1 and C1 at loads of 10N, 20N and 30N and at 1800m, 3600m and 5400m, Group AG were subjected to a wear test with the GH-8603 abrasion device. The specimens obtained from the experimental stages were examined by light microscopy, SEM, XRD and EDS images. As a result of the research, it was determined that the S49 rail steels suffered mass loss in direct proportion to the load, shear rate and slip distance variables, that is, the level of wear increased.

Key Words: Wear, S49 Rail Steel, SEM, EDS, Metallurgy