随着高速重载铁路的快速发展，其覆盖区域也越来越广阔，高寒地区轮轨材料的磨损与接触疲劳损伤失效问题日益严重，因此低温环境下轮轨材料服役性能已成为亟需研究解决的关键科学问题之一。本文利用轮轨滚动接触模拟试验机开展了两个系列的轮轨滚动模拟试验，（1）20℃下滚动75000次，然后将温度将至-40℃，继续滚动10000、30000、75000次；（2）-40℃下滚动75000次，然后将温度将至20℃，继续滚动10000、30000、75000次。结果表明：相比20℃环境，-40℃环境下车轮试样磨损率降低3倍，钢轨试样磨损率呈现略微减小。低温下，车轮和钢轨材料的塑性变形和硬化现象均更加剧烈。摩擦白层WEL在-40℃环境下的车轮试样表面产生。20℃环境下，车轮试样表面产生明显的单层长裂纹，裂纹沿着铁素体塑性变形线扩展；-40℃环境下细化的铁素体和摩擦白层是裂纹的主要萌生源。20℃环境下轮轨的磨损机制以疲劳和氧化磨损为主，而-40℃环境下轮轨磨损机制转变为磨粒和黏着磨损为主。为川藏铁路等高寒地区铁路轮轨材质设计优化起到理论支撑作用。

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