在我国铁路运输的飞速发展为社会带来诸多便捷的同时,对车轮和钢轨性能的要求也在日益提高。尤其在重载运输环节,随着列车轴重的增加,重载车轮的摩擦磨损性能一直广受关注。因此对车轮钢的磨损性能以及在车轮运行时其内部的组织演变过程的研究具有重要意义。高碳珠光体钢CL70以其高强度、高耐磨性等优点,现已广泛应用于重载车轮钢的材料选择。但是在列车运行时裂纹往往沿着珠光体片层展开,造成严重的后果。因此本文从材料内部的碳化物形态与其磨损性能的关系入手,对CL70重载车轮钢进行球化退火以获得球状珠光体组织。将组织为片状珠光体和球状珠光体的CL70分别与U75V钢轨钢在GPM-40型滚动摩擦磨损试验机上以相同参数进行干摩擦纯滚动试验。使用称重法测量磨损量;利用数码显微镜、附带电子背散射衍射附件的扫描电子显微镜对磨损后的试样运行表面形貌运行以及材料内部表层组织进行观察与分析;并用显微硬度计对硬度变化情况进行测量。结果表明,片状珠光体组织的磨损性能远优于球状珠光体。具体体现在片状珠光体具有更少的磨损量、更低且平稳的磨损速率和摩擦系数、更低的表面粗糙度、以及更高的表面硬度和更显著的表面硬化幅度。在3.0×105转的磨损过程中,未出现大角度裂纹及“白层”现象,仅车轮试样出现了多边化形貌。二者的磨损机制和强化机制不同,片状珠光体组织以疲劳磨损为主,通过塑性变形和晶粒不断细化至纤维状再到纳米晶,位错不断累积并达到良好的强化效果。球状珠光体组织以黏着磨损为主,只有铁素体和少量渗碳体变形和碎化,硬度提升主要来自于渗碳体颗粒周围的位错塞积,硬化效果较差。