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重载齿轮钢要求具有高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度。微合金化技术是提高重载齿轮钢疲劳性能的一个重要途径。本文在重载齿轮钢17CrNiMo6的基础上,添加微合金化元素Nb、V,得到试验钢G1（0.06Nb+0.13V）、G2（0.04Nb）和G3（0.08Nb）,并通过旋转弯曲疲劳试验和接触疲劳试验,研究微合金化重载齿轮钢渗碳后的疲劳性能及疲劳破坏机理。晶粒长大动力学试验表明,在Nb微合金化重载齿轮钢中,Nb（C,N）颗粒可以钉扎晶界,阻碍晶界迁移,从而阻止奥氏体晶粒长大。在试验范围内（≤0.08%Nb）,添加的Nb含量越高,试验钢中Nb（C,N）颗粒越多,晶粒长大激活能就越大。在相同的奥氏体化条件下,高Nb含量试验钢晶粒细化的效果更明显,并且在较高的奥氏体化温度或较长的保温时间时这种作用更加明显。试验钢的微观组织观察及力学性能试验表明,微合金化后试验钢仍保持较高的强韧性和淬透性,而且韧性有所提高,渗碳层组织和心部组织也有所细化。17CrNiMo6钢、G2钢和G3钢旋转弯曲疲劳试样表面的渗碳层硬度随着Nb含量的增加而增大,Nb/V微合金化的试验钢G1近表面渗碳层的最高硬度也高于17CrNiMo6钢。Nb微合金化后,试验钢的旋转弯曲疲劳性能得到提高。17CrNiMo6钢、G2钢和G3钢三种试验钢中Nb含量依次增多,旋转弯曲疲劳极限也依次提高。添加Nb元素,生成的Nb（C,N）颗粒能够有效的钉扎晶界,细化晶粒,晶界面积增大可以阻碍疲劳裂纹的扩展,最终显著改善试验钢的旋转弯曲疲劳性能。G1钢的旋转疲劳极限相对17CrNiMo6钢提高8.5%,但低于G2钢。Nb和V元素同时加入能够提高试验钢的旋转弯曲疲劳极限,但效果不如单独加入Nb元素。接触疲劳试验结果表明,17CrNiMo6钢和Nb/V微合金化后G1钢的额定疲劳寿命L10相当。在交变应力作用下,脆性的氧化夹杂物处造成应力集中,成为接触疲劳裂纹源,最终导致剥落。氧化夹杂物是影响接触疲劳性能的重要因素之一。G1钢的氧含量和氧化夹杂物数量明显比17CrNiMo6钢高,较多的脆性氧化夹杂物降低了试验钢的接触疲劳寿命,故降低氧含量即控制氧化夹杂物数量能够提高试验钢的接触疲劳性能。