作为主要交通运输方式之一,铁路是一个大众化的运输工具和最主要的基础设施,其在一个国家的综合交通体系中占据着重要地位。川藏铁路项目作为当前国家重大战略部署,是我国铁路网的重要组成部分,同时也是中国国家重点标志性建设工程和当今世界上施工难度和危险程度最高的铁路建设工程。川藏铁路服役环境中不但存在着低温、潮湿、风雨雪、脆弱生态带等,同时在高原地区列车也面临着长大上坡、下坡及频繁、连续的制动。因此,针对川藏铁路对钢轨性能的特殊要求,迫切需要开发可替代的高强韧性、良好抗滚动接触疲劳和抗磨损性能的新合金体系珠光体钢轨。本文结合数值模拟仿真研究川藏线钢轨微合金化组织与性能,采用仿真模拟手段对其成分及热处理工艺进行优化设计。利用光学显微镜、扫描电子显微镜等对川藏新型钢轨试验材料的组织进行分析,对比模拟计算结果与实际生产材料的组织差异,测试其强度、硬度等性能,为川藏新型钢轨的制造提供理论参考和优化设计方向。为研究钢轨中各个元素对组织性能的影响规律,以钢厂所提供的元素成分及制造工艺为基础,使用JMat Pro仿真软件对钢轨中Mn、Si、Cr、V元素进行优化设计,优化后的最佳成分范围为Mn:0.9～0.95%、Si:0.4%～0.5%、Cr:0.2%～0.25%、V:0.04%～0.09%。结合钢厂生产实际,优化热处理工艺,最终模拟结果所得组织为96.8%的珠光体和3.2%的铁素体,通过观察钢厂提供的钢轨金相组织得出实测金相图铁素体含量为2.626%,误差较小,模拟得到的组织与实际差别不大,证明仿真模拟计算在该项目中是可靠的。通过扫描电镜（SEM）观察得出,传统U71Mn钢轨的珠光体片层间距为198.0nm,川藏新型钢轨的珠光体片层间距为157.4nm,说明川藏新型钢轨片层间距更细,综合性能更优异。川藏新型钢轨的整个轨头硬度都在32HRC以上,满足国标要求,其珠光体硬化层硬度普遍高于U71Mn钢轨,降低了其擦伤风险,达到设计要求。为探究矫直工艺对川藏新型钢轨组织性能的影响规律及微观机理,本文设计了多种矫直工艺探究矫直次数及压下量的影响。随着矫直压下量和矫直次数的增加,屈强比呈下降趋势,所有矫直工艺所得到的试样屈强比都大于0.62,满足设计要求。所有矫直工艺得到的试样抗拉强度都在1150MPa～1190MPa之间,屈强比的变化主要体现在屈服强度的降低,通过应变循环试验得知宏观上该材料为循环软化材料,微观上包申格效应很好地解释了屈服强度下降的原因。通过对矫直后单拉伸断口进行观察,得出矫直应变能诱发钢轨钢从韧性断裂转变为准解理断裂,矫直前的韧窝平均尺寸和深度都要大于矫直后,矫直后钢轨的塑性会稍微下降。矫直应变能造成珠光体片层的变形或者断裂,且还会产生残余应力,形成位错,但不足以引发裂纹的出现。为更好地了解川藏新型钢轨在服役过程中的性能变化,探究钢轨棘轮效应的变化规律,本文采用不同平均应力和不同应力幅值对川藏新型钢轨进行非对称循环应力试验。得出随着平均应力和应力幅值的增大,钢轨棘轮应变也不断增大,在100周次循环应力加载工况下,川藏新型钢轨在受到峰值为950MPa以下的循环应力加载时,都不会发生失效,且棘轮应变率呈下降趋势,并最终均趋于稳定。