一般来说，接触应力引起的轨面下剪应力是钢轨垂向力引起损伤的主要原因。由于轮轨之间的相互作用，钢轨顶面反复出现接触应力，导致钢轨表面出现塑性变形、疲劳磨损和疲劳裂纹。
钢轨的塑性变形与接触应力成正比，与钢轨的硬度成反比。当接触应力接近剪切屈服极限钢轨时，接触面开始塑性变形。当接触应力达到剪切屈服极限的4倍时，接触面上发生连续的累积塑性变形，导致轨头被加宽或碾压，产生压溃。同时钢轨顶面金属硬化，硬度提高，表面出现疲劳裂纹，产生片状剥落，这也是接触应力引起的表面疲劳磨损。
在接触应力引起的接触剪应力作用下，塑性流动变形层较深，表面疲劳裂纹沿流变方向斜向下发展。当疲劳裂纹扩展速率大于磨耗时，接触应力较大的轨顶内侧小圆弧处出现鱼鳞状剥离裂纹，剥离裂纹深度与塑性变形相对应，一般在半径曲线较小的外侧钢轨处达到2mm以上。在曲线外轨轮/轨的粘着和蠕变作用下，促进裂纹发展，前后鳞裂穿脱落。由于轨道不平顺，轮轨冲击力增大，裂纹发展加快。如果钢中含有非金属夹杂物，将会加速裂纹的萌生和发展。
