随着铁路运输行业的发展,货物的重载化己经成为现代运输行业的必然趋势,因此,研究重载钢轨的失效形式并给出预防措施己经迫在眉睫。研究重载钢轨在实际运行过程中组织与性能的变化规律也是学者们研究的重点。本文利用GPM-40滚动接触疲劳试验机来模拟轮轨实际运行过程中重载钢轨在纯滚动和滚滑状态下组织与性能的转变。并利用MRH环块试验机来模拟纯滑动状态下的重载钢轨的组织与性能的转变。结合光学显微镜、显微硬度计和场发射扫描电镜对试样的组织与性能进行分析,结果表明:重载钢轨钢U75V在不同的运行条件下有不同的性能。本试验利用GPM-40型磨损试验机研究滑差率对磨损过程摩擦系数的影响,发现滑差率越大,摩擦系数越大;通过研究磨损过程中磨损量曲线发现滑差率越大,磨损量越大。通过比较不同磨损状态下组织转变,发现磨损后试样从心部到表面演变规律:第一阶段,珠光体片层方向发生改变;第二阶段,珠光体中渗碳体片碎化成颗粒状,铁素体片层中亚晶结构发生变形;第三阶段,颗粒状渗碳体溶解至基体,铁素体中的亚晶结构变为等轴状;第四阶段,由于剧烈塑性变形或者局部温升使得变形的珠光体变成针状马氏体或者细小等轴状晶粒。通过观察宏观和微观表面磨损形貌发现纯滚动状态下磨损机理为由磨粒磨损转为表面疲劳磨损;滚滑状态的磨损机理为表面疲劳磨损;纯滑动状态下,转速为300rpm试样的磨损机理为磨粒磨损与氧化磨损的共同结果,转速为450rpm试样的磨损机理为磨粒磨损为主,疲劳磨损为辅,转速为600rpm试样的磨损机理为疲劳磨损为主,磨粒磨损为辅。