等离子体淬火技术作为一种重要的表面强化技术,在提升轮轨材料耐磨性和抗疲劳性等方面具有巨大潜力,然而在等离子体淬火轮轨材料损伤机理等方面的研究尚未成熟。本文利用层流等离子体射流对轮轨试样进行表面点状淬火处理,采用电火花加工方法在车轮试样表面预制裂纹,基于MJP-30滚动接触疲劳试验机进行磨损试验,研究了表面预制裂纹对淬火前后轮轨试样磨损行为的影响,并建立了淬火轮轨材料的损伤机制图。论文研究主要得出以下结论:对于未淬火试样,预制裂纹显著增加车轮试样的磨损量（60%～111%）,一定程度增加钢轨试样的磨损量（46%～62%）。对于淬火试样,预制裂纹增加车轮试样的磨损量（24%～30%）,一定程度增加钢轨试样的磨损量（13%～21%）。对于未淬火车轮试样,预制裂纹附近的材料因填补预制裂纹所占空间而发生额外切变,额外切变的不断累积提供了额外的磨损量并在车轮试样表面局部形成严重磨损区,使未淬火车轮试样表面出现不均匀磨损的现象,并且预制裂纹深度的增加将加剧不均匀磨损的程度。对于未淬火钢轨试样,因受到车轮试样表面不完整而引入的冲击载荷,一定程度加速表层塑性变形,略微增加磨损量,但无不均匀磨损特征。对于淬火车轮试样,淬火区未发生明显塑性变形,基体材料的塑性变形程度因淬火区的钉扎作用而略有减小。损伤特征以淬火区出现边缘碎裂和预制裂纹附近出现贯穿淬火区的大角度裂纹为主。其中,淬火区边缘碎裂的主要原因是该处淬火区薄,切应力使该处产生脱离淬火区主体的趋势,同时在垂向载荷的周期性作用下形成边缘碎裂特征;预制裂纹附近的大角度裂纹主要因冲击载荷所致,大角度裂纹略微减轻淬火区边缘的碎裂程度,显著增加淬火区大块剥离的风险。此外,未贯穿淬火区的浅预制裂纹出现内壁剥离的现象,其周向宽度在磨损后增加约51%;贯穿淬火区的深预制裂纹磨后出现预制裂纹后接触一侧的淬火区整体位移的现象,其周向宽度在磨损后缩减约17%。淬火钢轨试样的损伤特征与淬火车轮相似,以淬火区边缘碎裂为主,其边缘碎裂程度高于车轮试样,主要原因是相同工艺下钢轨材料得到的淬火区尺寸更小。