Generalmente se cree que la tensión de cizallamiento bajo la superficie del riel, causada por la tensión de contacto, es la principal razón del daño en el riel provocado por la fuerza vertical. Debido a la interacción entre las ruedas y los rieles, la tensión de contacto en la superficie superior de los rieles provoca repetidamente deformación plástica, desgaste por fatiga y grietas por fatiga en la superficie del riel. El fabricante de rieles de acero para grúas presentará los daños en la superficie del riel.

　　1. Deformación plástica y desgaste de la cabeza del riel

　　La deformación plástica del riel es directamente proporcional a la tensión de contacto e inversamente proporcional a la dureza del riel. Cuando la tensión de contacto se acerca al límite de fluencia por cizallamiento del riel, la superficie de contacto comienza a deformarse plásticamente. Cuando la tensión de contacto alcanza cuatro veces el límite de fluencia por cizallamiento, se produce una deformación plástica acumulada continua en la superficie de contacto, lo que provoca que la cabeza del riel se ensanche o se deforme. Al mismo tiempo, el metal de la superficie superior del riel se endurece, aumenta su dureza y aparecen grietas por fatiga en la superficie, lo que provoca un desprendimiento en forma de escamas. Este es también el desgaste por fatiga superficial causado por la tensión de contacto.

　　2. Desprendimiento de bloques en la superficie del riel

　　Cuando se aplica la tensión de cizallamiento de contacto, la capa de deformación por flujo plástico es profunda y las grietas por fatiga superficial se desarrollan oblicuamente hacia abajo a lo largo de la dirección reológica. Cuando la tasa de crecimiento de las grietas por fatiga es mayor que el desgaste, se forma un pequeño círculo en el interior de la parte superior del riel donde la tensión de contacto es mayor. Aparecen grietas de desprendimiento en forma de escamas de pez en el arco, y la profundidad de las grietas de desprendimiento corresponde a la deformación plástica. Generalmente, puede alcanzar más de 2 mm en el radio exterior de la curva de radio pequeño. Bajo la acción del deslizamiento viscoso de la rueda sobre el riel exterior de la curva, se promueve el desarrollo de las grietas, y las grietas en forma de escamas de pez se propagan antes y después de la aparición del bloque. Debido a la irregularidad de la vía, la fuerza de impacto rueda/riel aumenta y el desarrollo de las grietas se acelera. Las inclusiones aceleran el inicio y el desarrollo de las grietas.

　　Carril de grúa

　　3. Daños nucleares en la vía de acero

　　El daño nuclear se origina a partir de grietas de fatiga internas en un rango de 5 a 12 mm por debajo de la superficie de rodadura de la cabeza del carril. Dentro de este rango se distribuye la tensión de corte máxima por contacto. Si existen inclusiones de óxido en esta zona, se formará una grieta de fatiga en forma de estría. Una vez que la grieta de fatiga transversal alcanza un tamaño considerable, puede convertirse en una grieta transversal bajo la carga dinámica de la rueda.

　　4. Desgaste ondulatorio de los carriles

　　El desgaste ondulatorio se refiere a la deformación periódica en forma de onda en la superficie de rodadura del carril. Existen muchas causas para la formación del desgaste ondulatorio. Generalmente se cree que, cuando la rueda circula por una curva, se produce un efecto de "vibración autoexcitada por fricción", que provoca que la rueda de un lado se adhiera y se deslice repetidamente. Durante el proceso de deslizamiento, la superficie del carril se deforma plásticamente y se desgasta, formando valles; las crestas aparecen durante el proceso de adhesión. La tensión de contacto en el valle aumenta bruscamente, y la deformación plástica del metal se incrementa, lo que intensifica el desarrollo del desgaste ondulatorio.

　　Lo anterior describe algunas de las situaciones de daño en la superficie del carril, según lo observado por el proveedor de carriles de acero.