Аннотация: На макро-, микро- и наномасштабном уровне методами оптической, сканирующей и просвечивающей электронной дифракционной микроскопии выявлены количественные преобразования структуры на глубине 0, 2, 5, 10 мм по центральной оси и оси симметрии выкружки головки длинномерных дифференцированно закаленных рельсов после экстремально длительной эксплуатации (пропущенный тоннаж 1770 млн т брутто). На макромасштабном уровне на поверхности рабочей выкружки наблюдаются многочисленные неглубокие параллельные трещины контактной усталости, а на поверхности нерабочей выкружки - мелкие выкрашивания. Боковой износ рельса составил 2,5 мм, а вертикальный - 2 мм. Микроструктура металла головки рельса соответствует требованиям стандарта и техническим условиям РЖД. На микромасштабном уровне установлена трансформация пластин цементита путем его разрезания движущимися дислокациями и растворения с уходом углерода на линии дислокаций, мало- и большеугловые границы. Отмечается уменьшение дисперсности микроструктуры по мере удаления от поверхности катания. На наномасштабном уровне формирующаяся в поверхностных слоях субзеренная структура (размер субзерен 110 - 200 мкм) содержит наноразмерные частицы цементита (25 - 60 нм), локализованные в стыках и вдоль границ субзерен. Высказано предположение, что данный тип структуры формируется как результат динамической рекристаллизации при мегапластической деформации, реализуемой в процессе экстремально длительной эксплуатации рельсов. Содержание субзеренной структуры в слое выкружки в пять раз превышает содержание в поверхностном слое поверхности катания. Установлено, что в процессе эксплуатации преобразование пластинчатого перлита по центральной оси головки протекает медленнее, чем по оси симметрии выкружки.