試驗用2種齒輪鋼采用150kg真空感應(yīng)冶煉，其化學(xué)成分如表1所示。2種試驗鋼具有較高的潔凈度，氧氮含量都較低。將試驗用鋼錠加熱至1200℃保溫改鍛成直徑20mm棒料，經(jīng)670℃退火5h后加工成旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試樣毛坯。將試樣毛坯垂直掛在滲碳架上，移至高溫真空滲碳爐，經(jīng)80min后升溫至1000℃開始滲碳，爐中碳勢為1.1%。之后將2種鋼疲勞試樣精加工成最終尺寸，金相及顯微硬度試樣截取疲勞試樣的中間部分。

　　滲碳后金相試樣經(jīng)磨拋后用飽和苦味酸活性試劑腐蝕，待滲碳層晶界被腐蝕出去后，在光學(xué)顯微鏡下觀察原奧氏體晶粒，通過Sisc ias8圖像分析軟件用截點法測定晶粒平均尺寸，之后用3%的硝酸酒精溶液腐蝕金相組織。采用FM300型數(shù)字顯微硬度計(載荷200g)測得旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試樣的硬度沿滲碳層深度方向的分布。采用PHILIPS APD-10X射線衍射儀測量疲勞試樣滲碳層中的殘余奧氏體。滲碳后的疲勞試樣在旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗機上試驗，利用升降法測得兩種鋼的疲勞極限;并利用日立S-4300型冷場發(fā)射掃描電鏡(加速電壓為15kV)觀察疲勞試樣斷口形貌，統(tǒng)計分析疲勞源。

　　結(jié)果表明：Nb-Ti復(fù)合微合金化的20CrMnTiNb鋼中析出相尺寸小、數(shù)量多，其滲碳層原奧氏體晶粒平均尺寸明顯低于Nb微合金化的20CrMnNb鋼，因而20CrMnTiNb鋼的疲勞極限高于20CrMnNb鋼。疲勞斷口觀察發(fā)現(xiàn)，20CrMnNb和20CrMnTiNb鋼主要以近表面基體方式起裂，滲碳層中疲勞裂紋沿晶界擴展，因而晶粒尺寸較細(xì)的20CrMnTiNb鋼的疲勞性能較高。

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