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我国高速铁路直线钢轨的磨耗很小,加工硬化轻微;而高速车轮则出现了凹形磨耗和多边形磨耗等问题。针对这些问题,本文从轮轨硬度匹配的角度出发,开展了试验研究和现场测试,给出了高速轮轨材料合理的硬度匹配组合和硬度比范围;针对我国高速铁路使用的U71MnG钢轨,对比研究了我国两种主型车轮材料ER8和ER8C抗磨损和抗疲劳等性能,获得了我国高速轮轨材料的加工硬化及磨耗的初步规律。世界主要高速铁路国家应用的轮轨硬度比各不相同,欧洲和中国的高速轮轨硬度比(轮/轨)接近1:1,日本则在1.2:1以上。部分国家在致力于提高车轮硬度来解决车轮异常磨耗问题。基于赫兹接触理论,利用Amsler摩擦磨损试验机在垂向载荷490N,滑差10%的试验条件下进行了6种轮轨材料,9种组合的摩擦磨损试验。轮轨试样的磨耗量随试验循环次数的增加呈近似线性增加。轮轨硬度比在1.05:1~1.15:1范围内时,轮轨试样的磨耗量较为均衡且车轮试样变形较小。首次测量、分析了小比例车轮试样的多边形磨耗现象。随着车轮试样硬度值增加,多边形磨耗明显减轻;钢轨硬度较低时,车轮试样的多边形磨耗亦较轻。利用MJP-30A摩擦磨损试验机进行了ER8和ER8C高速车轮材料与U71MnG钢轨材料的摩擦磨损试验。与硬度较高的ER8C试样对磨的U71MnG钢轨试样磨损量更小。ER8C车轮试样抗磨损、抗变形和抗疲劳性能均优于ER8材料。不同试验组中U71MnG钢轨试样的表面损伤没有明显差异。开展现场测试研究了高速轮轨材料的加工硬化和磨耗规律。结果表明:1)在约20万公里的镟修周期内,ER8和ER8C的踏面硬度值分别在300~320HB和310~335HB范围内波动;2)车轮踏面存在加工硬化不均匀现象;3)直线钢轨加工硬化轻微,武广高铁钢轨在4400万吨通过总重下的相对加工硬化率在3.1%~8.5%范围;4)测试动车组中,ER8和ER8C车轮的踏面磨耗速率约为0.04~0.05mm/万km;5)京沪高铁试验段钢轨的垂直磨耗约为0.0017mm/Mt,磨耗轻微。适当提高车轮硬度(提高轮轨材料的硬度比)是解决目前高速轮轨材料应用问题的一种有效方法。建议在高速轮轨材料的选材中予以考虑。