至今,对微动磨损的研究主要集中在切向微动模式下,对磨副的接触方式主要为球/平面接触方式。但是实际的微动损伤现象往往包含了除传统切向模式外的其它运行模式(径向、扭动和转动)；另外,回转式微动(扭动和转动)损伤往往发生在非球/平面接触条件下,其运行和损伤机理尚不清楚。目前,对火车车轴材料的微动磨损行为认识仍不够充分。因此,不论从微动摩擦学基础理论的深入和完善,还是工程实际的需要来看,开展车轴材料在不同微动模式和不同接触条件下的微动运行和损伤行为的研究十分迫切和必要。本文在不同法向载荷、(角)位移幅值和循环周次下,以车轴钢(LZ50和35CrMo) /GCr15钢球为对磨副,进行了球/平面接触方式下的切向、扭动和转动微动磨损试验和球/凹面接触方式下的转动微动磨损试验。采用显微硬度计、光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、表面轮廓仪和电子能谱仪(EDX)等分析手段,结合微动磨损动力学特性分析,系统研究了车轴钢在不同微动模式与接触条件下的微动运行行为和损伤机理。获得的主要结论如下：1.不同微动模式下车轴钢的微动磨损特性(a)对本研究的所有微动模式(切向、扭动和转动微动),其动力学曲线(分别对应Ft-D曲线、T-θ曲线和Ft-θ曲线),只有直线型、椭圆形型和平行四边形型三种形状。直线型与椭圆形型的动力学曲线对应于微动的部分滑移状态,而平行四边形型的曲线则对应于完全滑移状态。对于切向和扭动微动模式,都有部分滑移区(PSR)、混合区(MFR)和滑移区(SR)三种微动运行区域；而在转动微动模式下,由于微动运行区域强烈地依赖于试验材料,没有观察到MFR的存在。(b)不同微动模式下,法向载荷与(角)位移幅值对材料的摩擦动力学行为有重要影响。当法向载荷不变时,随(角)位移幅值的增加,微动运行状态从部分滑移向完全滑移状态转变,材料的损伤也逐渐加重；而当(角)位移幅值不变时,随着载荷的增加,变化趋势与此相反。不同材料在不同的微动运行模式下的微动特性和损伤机制可以使用微动图来揭示。不同微动模式的微动图差异很大,这可能是因为不同模式的材料变形行为差异很大。(c)不同微动模式下,车轴钢在部分滑移区的损伤轻微,其磨损机制均为氧化磨损与磨粒磨损；微动运行于混合区和滑移区时,磨损机制均为磨粒磨损、氧化磨损和剥层。(d)相同的微动模式下,材料的摩擦系数、摩擦耗散能、摩擦扭矩等的大小随车轴钢材料性质的不同而不同。LZ50钢具有较低的硬度和强度以及较高的塑性,比35CrMo钢表现出较高的摩擦系数、摩擦耗散能和摩擦扭矩。2.不同接触方式下材料的转动微动磨损特性(a)两种接触方式下,法向载荷和转动角位移幅值对转动微动的运行行为均有重要影响。在相同法向载荷和相同最大接触应力情况下,随着接触方式由球/凹面转变为球/平面接触,滑移区边界均向小角位移幅值方向移动。(b)接触方式的改变会改变接触区尺寸和接触应力分布,同时影响磨屑的运行行为,因此对接触刚度、摩擦系数和摩擦耗散能的演变规律以及磨痕形貌和磨损程度均产生重要影响。(c)当法向载荷相同时,与球/平面接触方式相比,球/凹面接触的稳定阶段摩擦系数和摩擦耗散能均较小,材料的磨损相对轻微。当最大赫兹接触应力相同时,同球/平面接触相比,球/凹面接触的稳定阶段摩擦耗散能较高,磨损较严重。