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重载齿轮钢应具有高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度。20Cr2Ni4A是一种常用重载齿轮用钢,但其疲劳性能已不能满足重载齿轮高强度化的要求,因此近年来开发了高强度重载齿轮钢18Cr2Ni2MoVNb。本文利用旋转弯曲疲劳试验和接触疲劳试验方法,对比研究了20Cr2Ni4A钢和18Cr2Ni2MoVNb钢渗碳后的疲劳性能,并初步探索了冷处理对渗碳后18Cr2Ni2MoVNb钢旋转弯曲疲劳性能的影响。晶粒长大动力学试验表明,Nb、V微合金化的18Cr2Ni2MoVNb试验钢中的碳氮化物颗粒可以钉扎晶界,从而阻止奥氏体晶粒长大。在880～940℃奥氏体化10h试验条件下,18Cr2Ni2MoVNb钢的奥氏体晶粒度比20Cr2Ni4A钢高1～2级,其晶粒长大倾向显著低于20Cr2Ni4A钢。18Cr2Ni2MoVNb钢渗碳后的晶粒尺寸也显著细于20Cr2Ni4A钢。试验钢的力学性能试验表明,20Cr2Ni4A和18Cr2Ni2MoVNb钢都具有较高的强韧性：抗拉强度在1300MPa以上,夏比U型缺口试样室温冲击吸收能量在100J以上与20Cr2Ni4A钢相比,18Cr2Ni2MoVNb钢因碳含量低其抗拉强度稍低,但由于晶粒细化其冲击韧性稍高。试验钢渗碳试样的旋转弯曲疲劳试验结果发现,当渗碳层深度为1.5mm时,18Cr2Ni2MoVNb钢的旋转弯曲疲劳极限σ-1=1025MPa,明显高于20Cr2Ni4A钢的σ-1=865MPa。弯曲疲劳试样断口观察发现,在渗碳层中疲劳裂纹沿原奥氏体晶界扩展,18Cr2Ni2MoVNb钢渗碳层晶粒细小,疲劳裂纹扩展阻力大,因而其疲劳极限高。试验钢渗碳试样的接触疲劳试验结果发现,当渗碳层深度为1.5mm时,18Cr2Ni2MoVNb钢的中值接触疲劳强度为3725MPa,明显高于20Cr2Ni4A的3575MPa。接触疲劳试样断口观察发现,18Cr2Ni2MoVNb钢中氧含量较低,氧化物夹杂数量少、尺寸小,接触疲劳裂纹起裂较难,因而其接触疲劳性能优于20Cr2Ni4A钢。-80℃冷处理后18Cr2Ni2MoVNb试验钢弯曲疲劳试样表层残余奥氏体由16%下降到6%,显微硬度提高约HV50,残余压应力增加了30MPa,但弯曲疲劳极限降低60MPa。研究发现,残余奥氏体含量的降低是导致冷处理后疲劳性能下降的主要原因。