1 轨头塑性变形和磨耗
钢轨塑性变形与接触应力成正比，与钢轨的硬度成反比。当接触应力接近钢轨的剪切屈服极限时，接触面开始塑性变形，当接触应力达到4倍剪切屈服极限时，接触面出现连续积累的塑性变形，使轨头压宽或辗边，出现压溃，同时使轨顶表面金属加工硬化，硬度提高，在表面出现疲劳裂纹，导致薄片状剥离，这也是接触应力作用的表面疲劳磨耗。
2 轨面剥离掉块
受接触应力引起的接触剪应力作用时，塑性流动变形层较深，表面疲劳裂纹沿流变方向倾斜向下发展，当疲劳裂纹扩展速率大于磨耗时，在接触应力较大的轨顶内侧小圆弧处出现鱼鳞状剥离裂纹，剥离裂纹深度与塑性变形对应，在小半径曲线外轨处，一般可达2mm以上。在曲线外轨轮轨的黏着蠕滑作用下，促进了裂纹发展，前后鱼鳞裂纹贯通而出现掉块，由于轨道不平顺，增加了轮轨冲击力，加速了裂纹发展，如果钢中有非金属夹杂，更加快裂纹的萌生和发展。
3 钢轨的核伤
核伤是起源于轨头踏面下5--12mm范围内的内部疲劳裂纹，在这范围内是接触剪应力特别大的分布区域，如果在这范围内存在氧化物夹杂物，就会形成条状疲劳裂纹。横向疲劳裂纹发展到较大尺寸后，在车轮动荷载作用下又可能发展横向裂纹。
