Ray çeliği mukavemetini geliştirmek ve ana mekanik ve mikroyapı özelliklerinin incelemesi

Türkiye'de raylı ulaşım sistemleri, yüksek hızlı tren hatlarının yaygınlaşması ve yüksek tonajda taşımacılığa olan talebin artması sonucu her geçen gün gelişmektedir. Ray ve teker arasında yüksek temas basınçları olduğunda sistem bileşenleri çabuk aşınmaktadır. Bunların önüne geçebilmek için raylı sistemlerin kritik parçalarının geliştirilerek hizmet ömürlerini uzatacak aşınma direnci ve mukavemet değerlerine sahip malzemeler geliştirilmek istenmektedir. Bu amaçla ray bileşimindeki karbon içeriğinin arttırılması, perlitik mikroyapıdaki lameller arasındaki boşluğun azaltılması ve rayların mantarının sertleştirilmesi gibi yöntemler çalışılmıştır. Ancak yapılan çalışmalar doygunluğa ulaşmış ve beynitik mikroyapılar gibi alternatifler dünya genelinde araştırılmaya başlanmıştır. Yapılan çalışmada yeni bir alaşım oluşturmak yerine yüksek hızlı demiryolu hatlarında sıklıkla kullanılan yüksek karbonlu ray çeliğinde izotermal dönüşüm gerçekleştirilerek beynitik mikroyapı elde etmek amaçlanmıştır. Mikroyapı değiştirilerek çekme mukavemeti ve tokluğun yüksek olması bileşenlerin servis ömrünün artırılmasında önemli bir parametredir. Çıkarılan numunelere farklı beynitik mikroyapılar elde edebilmek için farklı ısıl işlemler uygulanmıştır. Yapılacak deney sayısını minimize etmek adına, Taguchi deney tasarım metodu kullanılmıştır. Isıl işlemlerden sonra, malzemenin mekanik özelliklerini açığa çıkarmak için metalografik inceleme, sertlik, darbe ve çekme deneyleri yapılmıştır. Taguchi metodunda Sinyal / Gürültü (S/N) oranlarını tespit edebilmek için, çekme testi sonucu elde edilen akma mukavemeti, uzama, sertlik değerleri, darbe testi sonuçları girdi olarak belirlenmiştir. Sonuç olarak geliştirilen ray çelikleri, geleneksel çeliklere göre daha iyi mekanik özellikler göstermekte ve yapılan ısıl işlem prosesleri ile optimum parametreler netleştirilmiştir.