تاثیر عملیات حرارتی بر ریزساختار و سختی مهره اتصال دهنده در خطوط ریلی راه آهن شهری مشهد

گسترش خطوط ریلی قطار شهری طی دو دهه اخیر در کلان‌شهرهای ایران قابل‌توجه بوده است. در بسیاری از مناطق جغرافیایی، این خطوط ریلی بر روی سطح زمین و در معرض اتمسفر محیط و تحت‌تاثیر عوامل جوی و پدیده‏ های آب‌وهوایی قرار دارند. تخریب قطعات مختلف در خطوط ریلی قطار شهری به‌ویژه در ریل، پیچ‌ها، مهره ‏ها، پین‌ها، و اتصال‌دهنده‌های فنری، از مشکلات اصلی در بهره‌برداری و تعمیرات خطوط ریلی است. فرایند ساخت قطعات از عوامل تاثیرگذار بر ویژگی‏ ها و کیفیت قطعات فولادی در خطوط ریلی است. یکی از مراحل مهم در فرایند ساخت، نوع سیکل عملیات حرارتی اعمالی بر قطعه است به نحوی که نوع ریزساختار قطعه و سختی آن و بالطبع مقاومت به سایش و خوردگی تحت‏ الشعاع قرار می‏گیرند. در قطعات خطوط ریلی با توجه به نوع کاربرد و انتظارات عملکردی، سختی بالا و یا ترکیبی از سختی و انعطاف‏ پذیری و استحکام بالا مدنظر است. هرکدام از ویژگی‏ های اشاره شده نوع خاصی از سیکل عملیات حرارتی خاص خود را طلب می‏کند. در این پژوهش، سیکل ‏های مختلف عملیات حرارتی از نظر دما و سرعت سردکردن بر قطعات منتخب ارسالی از قطار شهری مشهد انجام شد. فرایندهای عملیات حرارتی شامل آنیل کامل، آنیل همدما، نرماله ‏کردن، آنیل و سردکردن در هوا، آنیل و سردکردن در آب متلاطم، آنیل و سردکردن در روغن متلاطم، و آنیل و سردن‏کردن در محیط آب‏ نمک بر روی یک قطعه منتخب که مهره اتصال‏ دهنده ریل قطار بود انجام شد. از روش متالوگرافی با میکروسکوپ نوری برای بررسی انواع میکروساختارهای تشکیل شده در فولاد مهره استفاده شد. تحلیل کمی میکروساختارها و محاسبه درصد انواع فازهای حاصل شده در هریک از سیکل ‏های عملیات حرارتی توسط نرم ‏افزار mip انجام شد. سختی قطعات نیز به روش راکول بی اندازه‏ گیری شد. با توجه به گرید فولادی استفاده شده در ساخت مهره و نیز تحلیل نتایج ریزساختار و سختی، سیکل عملیات حرارتی بهینه برای تولید مهره اتصال ‏دهنده ریلی در قطار شهری مشهد پیشنهاد شد. انتخاب سیکل عملیات حرارتی بهینه در ساخت مهره اتصال دهنده ریلی، می‏تواند منجر به افزایش طول عمر اتصال ریلی و کاهش احتمال شل شدن اتصالات ریلی شود.

the effect of heat treatment on the microstructure and hardness of a connecting nut in rail lines of mashhad urban railway

the expansion of urban train lines in the last two decades in the big cities of iran has been significant. in many geographical areas, these railway lines are on the earth s surface, exposed to the surrounding atmosphere, and influenced by atmospheric factors and weather phenomena. the destruction of various parts in urban train rail lines, especially in rails, screws, nuts, pins, and spring connectors, is one of the main problems in the operation and maintenance of rail lines. the manufacturing process of parts is one of the factors influencing the characteristics and quality of steel parts in railway lines. one of the essential steps in the manufacturing process is the type of heat treatment cycles applied so that the type of microstructure and its hardness and, of course, resistance to wear and corrosion are overshadowed. according to the type of application and performance expectations, high hardness or a combination of hardness, flexibility, and high strength are considered in the parts of rail lines. each of the mentioned features requires a specific type of thermal operation cycle. in this research, different cycles of thermal operations in terms of temperature and cooling speed were performed on selected parts sent from the mashhad city train. thermal processing processes include complete annealing, isothermal annealing, normalizing, annealing and cooling in air, annealing and cooling in turbulent water, annealing and cooling in agitated oil, and annealing and cooling in salt water environment on a selected part that was the connecting nut of the train rail. the method of metallography with a light microscope was used to investigate the types of microstructures formed in bead steel. quantitative analysis of microstructures and calculation of the percentage of phases obtained in each of the thermal operation cycles was done by image j software. the hardness of the parts was also measured by the vickers method. considering the steel grade used in making the nut and analyzing the microstructure and hardness results, the optimum thermal operation cycle was proposed for the production of rail connecting nuts in the mashhad city train. choosing the optimal thermal operation cycle in manufacturing the rail connector nut can increase the rail connector s life and reduce the possibility of loosening the rail connectors.