1 軌頭塑性變形和磨耗
鋼軌塑性變形與接觸應力成正比，與鋼軌的硬度成反比。當接觸應力接近鋼軌的剪切屈服極限時，接觸面開始塑性變形，當接觸應力達到4倍剪切屈服極限時，接觸面出現(xiàn)連續(xù)積累的塑性變形，使軌頭壓寬或輾邊，出現(xiàn)壓潰，同時使軌頂表面金屬加工硬化，硬度提高，在表面出現(xiàn)疲勞裂紋，導致薄片狀剝離，這也是接觸應力作用的表面疲勞磨耗。
2 軌面剝離掉塊
受接觸應力引起的接觸剪應力作用時，塑性流動變形層較深，表面疲勞裂紋沿流變方向傾斜向下發(fā)展，當疲勞裂紋擴展速率大于磨耗時，在接觸應力較大的軌頂內(nèi)側(cè)小圓弧處出現(xiàn)魚鱗狀剝離裂紋，剝離裂紋深度與塑性變形對應，在小半徑曲線外軌處，一般可達2mm以上。在曲線外軌輪軌的黏著蠕滑作用下，促進了裂紋發(fā)展，前后魚鱗裂紋貫通而出現(xiàn)掉塊，由于軌道不平順，增加了輪軌沖擊力，加速了裂紋發(fā)展，如果鋼中有非金屬夾雜，更加快裂紋的萌生和發(fā)展。
3 鋼軌的核傷
核傷是起源于軌頭踏面下5--12mm范圍內(nèi)的內(nèi)部疲勞裂紋，在這范圍內(nèi)是接觸剪應力特別大的分布區(qū)域，如果在這范圍內(nèi)存在氧化物夾雜物，就會形成條狀疲勞裂紋。橫向疲勞裂紋發(fā)展到較大尺寸后，在車輪動荷載作用下又可能發(fā)展橫向裂紋。
