钢轨也称铁轨，根据用途可划分为普通钢轨、热处理钢轨、特殊钢轨和导电用钢轨。在日本，铁路轨道主要使用普通钢轨和热处理钢轨。普通钢轨用于一般的客运铁道，而热处理钢轨则能用于急剧弯曲线路和日本国外的货运铁道。
钢轨断面形状在日本有以新干线用60kg(60kg/m)为首的原来线路用50kg(50kg/m)等。在日本国外有141Ibs(70kg/m)、136Ibs(68kg/m)等。在装载重量大的货运铁道上，为了确保刚性一直使用大断面钢轨。
铁道用钢轨须具备的主要特性如下：作为结构材料而具有能支撑车辆的刚性和强度;在与车轮接触的钢轨头部须确保足够的耐磨性和耐滚动疲劳损伤性。
1、钢轨的材质
为了抑制磨损，要求钢具有高硬度。为此应使用碳化物较多的高碳钢作为钢轨用材料。原创图1表示钢的硬度和(钢轨)磨损之间的关系。若增大钢的硬度，其磨损量就会大为下降;此外，磨损也受钢的金相组织的影响：若在同一硬度下比较，如在基体F(铁素体)中碳化物分散的B(贝氏体)和回火M(马氏体)组织比较，确认碳化物变为层状的P(珠光体)组织磨损少，耐磨性高。因此，现在的轨钢主要指向利用了P组织(含碳量0.65%-0.82%)的高硬度化。而且，增加P组织中的碳含量即可减少磨损。因此P组织的高碳化是改善轨钢耐磨性的有效手段。
另一方面，为了防止滚动疲劳损坏，抑制滚动面的塑性变形和除去疲劳层是有效的。相对于塑性变形的抑制，与磨损的抑制同样地指向P组织的高硬度。并且，对于疲劳层的去除，一般认为利用原创图2所示的B组织促使磨损量适度增加而去除表面的疲劳层，这种方法是有效的。
2、钢轨须具备的特性
2.1耐磨性
在承受和车轮强烈接触的钢轨头部产生了磨损，从而成为决定钢轨使用寿命的主要因素。为了确保其耐磨性，钢轨使用了耐磨性优良、具有P组织(含碳量达0.7%-0.8%)的高强度钢;而且，为了改善耐磨性一直指向高硬度化。并且，作为明显改善P组织的方法，如原创图3所示，除增大钢的硬度外，也在P组织中增大渗碳体相的体积分率，由于促进了在接触面的加工硬化，从而提高了耐磨性，还使用了含碳量达0.9%-1.0%的过共析钢轨。
2.2耐滚动疲劳损伤性
钢轨头部因与火车车轮滚动接触而产生了滚动疲劳。这种疲劳有粗糙裂纹、散裂、鳞片状剥落及表面开裂等破坏形式。另一方面，对于起因于疲劳的表面开裂的抑制而言，如原创图4所示，采用能适度促进表面磨损以去除龟裂的B钢是有效的。为此，正在对B钢轨在表面开裂明显存在的高速铁道上的应用进行研讨。
3、近年发展的高功能铁轨
为满足在日本国外货运铁道上的应用要求，日本正在对进一步提高了耐磨性和耐滚动疲劳损伤性的铁轨实用化。其技术发展方向是高硬度化和高深度化(即增加内部硬度)。为了同时获得这些特性，将轨钢高碳化最有效，且实用性高。现在，正在进行将钢的碳含量提高到0.9%-1.0%的过共析钢轨实用化。较之过去的热处理钢轨(0.8%C)，这种高碳含量钢轨的头部表面及内部都进一步获得了高硬度特性，且能期待其将能进一步提高使用寿命。
另外，除上述对高碳化钢轨的研究外，日本还正在进行利用加入合金元素而提高钢硬度的耐磨钢轨的开发。
(来源：钢铁产业)