研究轮轨摩擦副的摩擦磨损行为及损伤机理,对减轻钢轨磨损、提高轮轨运行寿命具有重要的学术价值和现实的经济及安全意义。本文根据赫兹模拟准则,设计实验室轮对试样尺寸和试验参数。在摩擦磨损试验机上模拟17 t轴重高速铁路和25 t轴重重载铁路实际运行情况。利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)对摩擦副轮对的组织进行观察,采用能谱仪(EDS)对磨痕进行成分分析,并对微区进行硬度测试。综合组织观察、表面成分分析、磨耗量测试等结果,研究干态摩擦磨损行为及损伤情况。研究的主要内容及结论如下:用U68CuCr钢轨、U75V钢轨试样分别与D2车轮钢试样组成摩擦副,模拟17 t轴重高速铁路实际运行。用U68CuCr钢轨、U75V钢轨试样分别与ER8车轮钢试样组成摩擦副,模拟25 t轴重重载铁路实际运行。磨损实验结果表明:相同条件下,同一组摩擦副中,车轮的磨耗量比钢轨的磨耗量大。与U75V钢轨匹配的车轮试样比与U68CuCr钢轨匹配的车轮试样的磨耗量大,U75V钢轨试样比U68CuCr钢轨试样的耐磨性差,这可能是因为U68CuCr钢轨有较细的珠光体组织,其更有利于提高钢轨的耐磨性。在重载条件下,磨损时间较短(5 h)时,轮轨试样只会出现塑性变形层。磨损实验时间较长(11 h)时,轮轨试样中塑性变形层和白层现象同时出现,且车轮试样严重受损;U68CuCr钢轨的磨耗量与U75V钢轨的磨耗量差异变小,U68CuCr钢轨匹配的ER8车轮的磨耗量与U75V钢轨匹配的ER8车轮的磨耗量差异增加。在高速(低轴重)时,轮轨磨耗机制以氧化磨损为主,磨粒磨损、粘着磨损为辅。在重载(高轴重)时,轮轨磨耗机制以氧化磨损、磨粒磨损为主,粘着磨损为辅。