Borlama Yöntemiyle Yüzeyi Sertleştirilmiş R260 Ray Çeliğinin Aşınma Davranışının İncelenmesi

Ulaşım ve taşımacılık açısından demiryolları kritik öneme sahiptir. Kesintisiz ve güvenli bir ulaşım/taşımacılık sağlaması gerekir. Güvenli ulaşım ve taşımacılığı riske atan rayların çatlaması, rayların kırılması, parça kopmaları, ezilme ve yığılmalar ile ray aşınmaları bazı üstyapısal sorunlar söz konusudur. Bu üstyapısal sorunlardan dolayı kullanım ömrü azalmakta, onarım maliyetlerini artırmakta ve zaman kayıplarına sebep olmaktadır. Demiryollarında en fazla kullanılan ray tipi R260 kalite ray çeliğidir. R260 kalite ray çeliğinin üretimi kolay, maliyeti düşük ve istenilen mekanik özellikleri optimum düzeyde sağlamaktadır. Özellikle karma tren işletmeciliği (yolcu ve yük taşımacılığının aynı hat üzerinden yapılması) yapılan hatlarda kaba perlitik yapılı R260 kalitedeki ray çeliklerinin yüzeylerine etki eden yükler arttıkça ray-teker arasındaki gerilim artmakta, yuvarlanma yorulması artarken aşınma direnci düşmekte ve nihayetinde ray aşınmaktadır. Ray aşınmasını azaltmak adına demiryollarında R350HT kalite ray çeliği, yani ray mantarı indüksiyonla sertleştirilmiş ray kullanılmaktadır. Bu çalışmada; R260 kalite ray çeliğinin yüzeyi, termokimyasal ısıl işlemlerden borlama (kutu borlama) ile sertleştirilmiş, metalografik yapısı ve aşınma davranışı incelenmiştir. Yüzey sertleştirme işlemi 900 oC sıcaklıkta 2 – 4 – 6 saat bekleme süreleri ile uygulanmıştır. Numunelerin kaplama kalınlıkları ve oluşan yapılar optik iv mikroskop altında incelenmiştir. Aşınma testleri 50 N ve 100 N yük altında, 3 Hz frekansında ve 200 m mesafesinde gerçekleştirilmiştir. İşlem sonucunda SEM, XRD, EDX, yüzey pürüzlülüğü ve mikrosertlik analizleri yapılmıştır. Borlama ile yüzeyi sertleştirilen ray malzemesinin tekere verdiği zarar ise teker malzemesinin aşınma testi sonrasında malzeme analizi yapılarak incelenmiş, gerçek aşınma davranışı simüle edilmiştir.

Ulaşım ve taşımacılık açısından demiryolları kritik öneme sahiptir. Kesintisiz ve güvenli bir ulaşım/taşımacılık sağlaması gerekir. Güvenli ulaşım ve taşımacılığı riske atan rayların çatlaması, rayların kırılması, parça kopmaları, ezilme ve yığılmalar ile ray aşınmaları bazı üstyapısal sorunlar söz konusudur. Bu üstyapısal sorunlardan dolayı kullanım ömrü azalmakta, onarım maliyetlerini artırmakta ve zaman kayıplarına sebep olmaktadır. Demiryollarında en fazla kullanılan ray tipi R260 kalite ray çeliğidir. R260 kalite ray çeliğinin üretimi kolay, maliyeti düşük ve istenilen mekanik özellikleri optimum düzeyde sağlamaktadır. Özellikle karma tren işletmeciliği (yolcu ve yük taşımacılığının aynı hat üzerinden yapılması) yapılan hatlarda kaba perlitik yapılı R260 kalitedeki ray çeliklerinin yüzeylerine etki eden yükler arttıkça ray-teker arasındaki gerilim artmakta, yuvarlanma yorulması artarken aşınma direnci düşmekte ve nihayetinde ray aşınmaktadır. Ray aşınmasını azaltmak adına demiryollarında R350HT kalite ray çeliği, yani ray mantarı indüksiyonla sertleştirilmiş ray kullanılmaktadır. Bu çalışmada; R260 kalite ray çeliğinin yüzeyi, termokimyasal ısıl işlemlerden borlama (kutu borlama) ile sertleştirilmiş, metalografik yapısı ve aşınma davranışı incelenmiştir. Yüzey sertleştirme işlemi 900 oC sıcaklıkta 2 – 4 – 6 saat bekleme süreleri ile uygulanmıştır. Numunelerin kaplama kalınlıkları ve oluşan yapılar optik iv mikroskop altında incelenmiştir. Aşınma testleri 50 N ve 100 N yük altında, 3 Hz frekansında ve 200 m mesafesinde gerçekleştirilmiştir. İşlem sonucunda SEM, XRD, EDX, yüzey pürüzlülüğü ve mikrosertlik analizleri yapılmıştır. Borlama ile yüzeyi sertleştirilen ray malzemesinin tekere verdiği zarar ise teker malzemesinin aşınma testi sonrasında malzeme analizi yapılarak incelenmiş, gerçek aşınma davranışı simüle edilmiştir.