Mittels Lichtmikroskopie, Mikrohärtemessung und TEM wurden Gefügeänderungen an der Oberfläche von jeweils mehrere Jahre beanspruchten Eisenbahnschienen untersucht. Es konnten eindeutig Bereiche mit sogenannten weißen Schichten identifiziert werden, deren Härte ungefähr doppelt so hoch war wie diejenige des perlitischen Grundwerkstoffs. Die TEM Untersuchungen deuten darauf hin, dass die Perlitkolonien durch sehr starke plastische Verformung unmittelbar unter der Schienenoberfläche aufgelöst werden und dass dabei ein nanokristallines Gefüge aus Ferrit mit Zementitanteilen entsteht. In einem Fall wurden Merkmale einer teilweisen Umwandlung des nanokristallinen Gefüges in Martensit beobachtet. Bezüglich der Entstehung weißer Schichten werden in der Literatur zwei Hypothesen diskutiert. Die erste geht davon aus, dass bei Bremsvorgängen sogenannte hot spots entstehen, in denen Blitztemperaturen von 900-1100 Grad C zur lokalen Martensitbildung führen. Die zweite Vorstellung ist, dass durch die hohe Scherverformung an der Schienenoberfläche die Zementitlamellen aufgelöst werden, und dadurch ein mit Kohlenstoff übersättigter Alpha-Eisen Mischkristall hoher Härte entsteht. Die Verhältnisse sind demnach ähnlich wie beim mechanischen Legieren durch einen Mahlvorgang. Diese Hypothese wird vor allem durch Untersuchungen von Korznikow et al. gestützt. Diese Autoren erreichten bei einem Stahl mit 1,2%C durch extrem hohe Torsionsverformung bei Raumtemperatur die vollständige mechanische Zementitauflösung sowie eine Kornverkleinerung auf 20 nm. Abgesehen von einem Rest an nicht aufgelöstem Zementit entspricht die auf Schiene A beobachtete dünne weiße Schicht ziemlich genau dieser zweiten Vorstellung. Es wird deshalb davon ausgegangen, dass diese Schicht durch rein mechanische Beanspruchung entstanden ist. Anders liegt der Fall bei der dickeren Schicht auf Schiene B. Aufgrund der wesentlich gröberen Kornstruktur und den in einigen Körnern vorhandenen Mikrozwillingen wird vermutet, dass das ursprünglich vorhandene nanokristalline Verformungsgefüge durch eine zusätzliche hot-spot-Beanspruchung kurzfristig in Austenit und dann bei der raschen Abkühlung in Martensit umgewandelt wurde. Für die Martensitbildung sprechen außer den TEM-Beobachtungen auch die Härtewerte und röntgenographische Untersuchungen, welche ein asymmetrisches Profil einiger Reflexe des Alpha-Eisens ergaben. (Zweisprachiges Dokument: Deutsch/Englisch)