新型变轨距高速列车实现了不停车便可变换轨距的功能,得益于将列车转向架的轮轴配合方式从传统的过盈配合变换为花键间隙配合。但这种配合方式在实际运行过程中,车轮花键接触面易受到振动、轴向力的作用发生切向微动磨损和冲击磨损,严重时可导致花键对磨副零件失效。因此,本文针对变轨距列车车轮材料D2钢开展切向微动磨损和冲击磨损行为研究,深入探究D2车轮钢微动磨损机理;同时对D2车轮钢表面进行不同工艺处理,分析D2车轮钢在不同表面处理工艺下的微动磨损和冲击磨损行为,并就其磨损性能和未处理的D2车轮钢进行对比,旨在为变轨距高速列车车轮D2钢材料寻求一种或多种减磨耐磨的改性手段。本文切向微动磨损和冲击磨损试验均在由自主研发的高精度全模式微动试验机和能量控制式冲击试验机上进行,两种试验均采用球/平面配副。切向微动试验通过改变位移幅值、法向载荷等参数,对比研究D2车轮钢及不同表面处理工艺后的微动磨损机理;冲击磨损试验则通过改变初始冲击动能研究D2车轮钢及不同表面处理工艺后的冲击磨损机制。通过采集试验过程中力学、位移、速度等信息,再结合扫描电子显微镜（SEM）、白光干涉仪、电子能谱（EDX）、电子探针（EPMA）等设备对磨斑形貌进行表征,分析D2车轮钢及不同表面处理工艺下的微动磨损和冲击磨损机理,现得出的结论如下:（1）位移幅值和法向载荷是影响D2车轮钢切向微动磨损的主要因素。在其他条件保持不变时,保持法向载荷不变,随着位移幅值的增加,D2车轮钢微动运行区域由部分滑移区逐渐转变成完全滑移区,而当保持位移幅值为定值时,通过控制法向载荷的梯度增加,D2车轮钢微动运行区域开始由完全滑移区往部分滑移区转变。D2车轮钢部分滑移区的磨损机制主要为塑性变形、黏着磨损,而完全滑移区则是剥层、磨粒磨损和氧化磨损。（2）D2车轮钢及其三种表面处理工艺在相同参数下的微动磨损特性表现不同。在摩擦系数、磨痕形貌上,相较于D2车轮钢基体,表面激光淬火工艺微动区域、摩擦系数、磨痕形貌差别不大;Mo S₂涂层由于其本身的材料特性,能够使得D2车轮钢运行区域发生改变,且能够起到减小摩擦力的作用;淬火+低温回火工艺在小位移、小载荷情况能够很好的降低摩擦系数,但在稍大位移、载荷情况下不能起到减磨的作用。由于材料的表面硬度值高低对磨损起到重要的作用,激光淬火和淬火+低温回火后D2车轮钢具有较高的强度,能够起到很好的耐磨效果,而Mo S₂粘结涂层则是起到很好的减磨效果。D2车轮钢基材和淬火+低温回火、激光淬火后磨损机制上表现为:部分滑移区主要是以弹性协调、黏着磨损为主,而在滑移区则是以剥落、磨粒磨损、氧化磨损为主,而Mo S₂粘结涂层在滑移区则表现为剥落、磨粒磨损。（3）初始冲击动能的改变对于D2车轮钢冲击磨损特性影响较为显著。随着初始动能的增大,材料本身所承受的峰值冲击力、弹塑性形变量、磨斑面积和磨损体积、磨损最大深度、速度以及能量的损失值都会随之增大,冲击磨损也会加剧,但是由于冲击能量的增大,材料本身的能量吸收率呈现逐渐减小的趋势,原因在于随着冲击动能的增大,接触区域逐渐被加工硬化形成硬化层保护材料本身。（4）D2车轮钢基材,以及淬火+低温回火和激光淬火试样在磨损机制上主要表现为磨粒磨损、剥层和氧化磨损,而Mo S₂粘结涂层则主要为弹塑性形变。在磨损量分析上,D2车轮钢在激光淬火和淬火+低温回火后,表面的硬度值较高,相同冲击速度下磨斑的深度、面积、体积都小于基材,故该两种工艺的耐冲击性、耐磨性都要优于D2车轮钢基体材料。