Методами просвечивающей электронной микроскопии исследована структура, фазовый состав и дефектная суб-структура поверхностных слоев выкружки (0, 10 мм) рельсов специального назначения категории ДТ400ИК после длительной эксплуатации на Забайкальной железной дороге, приведшей к их изъятию. Показано, что пластины феррита и цементита дефектны и содержат дислокации, расположенные хаотически, либо формирующие сетчатую субструктуру. Установлено формирование областей с субмикро- и нанокристаллической многофазной структурой с размером кристаллитов α-фазы 50–75 нм, частиц цементита 3–8 нм. Присутствуют области с включениями цементита глобулярной формы и размерами 150–200 нм.