由于列车速度和重量的同时提高，使用部门对钢轨综合性能提出了越来越高的要求，要求钢轨向重型化、强韧性、纯净化和高精度化发展。
钢轨重型化增加了钢轨的刚度，列车作用于钢轨上的压力可分散在较多的轨枕上，从而减少了轨枕、道床及路基的应力。同时，由于钢轨刚度的增加，其动力纵断面比较平顺，产生的附加压力相应减弱，轨道结构残余变形积累也相应减少。从对轨道的动力测试结果及计算得出:钢轨越重，钢轨非接头区的附加动力值越小，若以50 kg/m钢轨附加动力值为1 ，则43 kg/m 钢轨为1.08 ，60kg/m 钢轨为0.89 ，75 kg/m 钢轨为0.82 。可见，采用重型钢轨可以提高轨道结构承载能力，延长线路大修周期，具有明显的技术经济效益。
由于钢轨重型化后，钢轨接触疲劳伤损占伤损总数的比例提高。因此，必须同时增加钢轨抗磨性及抗接触疲劳能力，对其材质，尤其是轨头部分进行强韧化处理。根据经验可概略地认为43 kg/m 、50 kg/m 、60 kg/m 、75 kg/m 重轨每提高一级可提高运量50 %或以上，轨重增加，不仅可以提高货运密度，延长重轨使用寿命，而且可以节约钢材。 用60 kg/m 重轨代替50 kg/m重轨可以节约钢材28 %，用75 kg/m 重轨代替50kg/m 重轨铺设严重超负荷线路，可以节约钢材35.71 %。
经实测，轮径840 mm ，轴重21 t 的货车在平顺轨道上正常运行时，其轮轨接触应力可达到1 230 MPa以上。而目前，普通碳素钢轨极限强度U71Mn 为880 MPa ，U74 为780 MPa ，淬火后也只能达到1 100 ～ 1 200 MPa 。因此，即使在现有运营情况下，钢轨的强度已不适应。
从钢轨服役情况看，伤损情况较为严重，表现在轨头侧向和垂直磨耗速度过快，剥离、压溃、波磨，甚至发生早期断裂。在全国范围内，曲线上股钢轨波磨范围逐年增大，已成为影响钢轨寿命和行车安全的重要因素。上述钢轨存在的问题，从钢轨材质方面分析，主要是强度低、韧性差，夹杂物多，易形成疲劳裂纹源，导致钢轨早期失效。因此，今后钢轨应从强韧化和纯净化作为主要努力方向。解决这个问题的出路应从强韧化和纯净化入手。其主要措施:
(1)发展强度比U71Mn 高一等级的钢轨，如攀钢生产的PD3 高碳微钒轨和包钢生产的含铌稀土轨。这两种钢轨的抗拉强度已达980 MPa 的水平，可以满足一般线路的需要。到目前为止，PD3 钢轨已铺设50 万t ，稀土轨从1998 年推广以来，已上道1.5 万t 。考虑到酸雨气候和长大隧道的需要，研制高强耐蚀钢轨也很有应用前景。
(2)大力发展全长淬火钢轨。这是铁道部实行的一项主要技术路线。淬火轨比轧态轨成本增加不到10 %，但使用寿命延长一倍，这样的技术路线符合低成本的要求。随着列车轴重的增加，尤其要研制σb ≥1 300 MPa 、σs ≥980 MPa 的超高强度钢轨，以满足小半径曲线及繁忙、重载线路的需要。PD3 钢轨和稀土钢轨经全长淬火能够适合铁路重载、繁忙干线的需要。
(3)钢质的纯净化是钢轨重型化、强韧化的基础。我国钢轨生产厂经过技术改造，已具备了控制杂质总量的条件。对夹杂物的要求:200 km/h 钢轨A 类≤2.5 级，B 、C 、D 类≤1.5 级；300 km/h 钢轨A 类≤2 级，B 、C 、D 类≤1 级。
(4)关于钢轨金相组织。选择钢轨最佳金相组织越来越被世界钢轨界重视。现阶段，就获得较好的强度和韧性而言，细珠光体组织应为理想选择。从长远看，珠光体钢轨组织进一步细化应为努力的方向。鉴于低碳贝氏体钢研究活跃，因此，低碳贝氏体钢轨也可作为基础性研究开展，以解决珠光体钢轨进一步提高强度因其本身受到局限的问题。
(5)对冶金技术的其他要求。通过控轧控冷细化晶粒，防止晶界脆化，降低高强度钢轨对延迟断裂的敏感性；控制凝固过程，达到钢轨材质均匀化；调整化学成分，提高高强钢轨的焊接性能；添加合金元素进一步提高钢轨耐磨性能等，都是提高钢轨使用性能的有效措施。
此外，在发展高强和耐磨钢轨问题上有两点需要冶金行业和铁路行业共同注意:一个是高强钢轨的焊接问题。我国铺设无缝线路已超过2.5万km ，占我国铁路延长长度的1/3 ，钢轨在服役过程中折断部位经常发生在焊接区域。另一个是关于磨耗问题。要选择轮轨关系的最佳配合，统筹考虑。钢轨并非越硬越好，而是需要一定的磨耗速率，否则最大接触应力反复出现在钢轨同一部位，会产生疲劳源而引起剥离掉块。
主要涉及两方面问题:断面尺寸公差和平直度。我国现有钢轨标准中关于断面尺寸公差、平直度、扭曲及锯切、钻孔公差比EN 标准落后，满足不了提速和高速铁路的要求。为此，1999 年铁道部已出台了200 km/h 和300 km/h 的钢轨暂行技术条件。
应该讲，我国目前钢轨轧制水平尚不能完全达到规定的要求，特别是断面对称性和平直度的要求。应采取的基本措施包括:第一，采用万能轧机轧制；第二，垂直、水平联合矫直和轨端四面液压矫直；第三，采用在线激光测试仪器严格监控和检查 。
