齿轮作为工业生产中重要的传动零部件,广泛应用与汽车、船舶、航空航天等领域中。实际工作当中齿轮受到法相正应力与周向切应力复合作用。所以实际服役的齿轮寿命要比最初的设计寿命低,这就会给生产生活带来重大隐患。国内外学者已经对滚动接触疲劳的失效机理做了大量研究,但疲劳损伤是受复杂应力作用产生的,有许多现象还需进一步阐述和验证。目前对齿轮滚动接触疲劳的研究主要集中在硬齿面疲劳损伤上的研究,但对软齿面疲劳损伤的研究少见报道。因此本文采用实验模拟齿轮工作环境,研究不同硬度齿轮钢材料滚动接触疲劳损伤形貌及裂纹扩展情况,为追踪疲劳源头和延长齿轮使用寿命提供理论依据。本文以40Cr和18CrNiMo7-6两种齿轮钢材料为实验研究对象,采用CQHH-RCFA型线性滚动接触疲劳试验机开展滚动接触疲劳实验,使用ABAQUS有限元软件模拟了滚子接触面上接触应力的分布情况,与后续实验结果做对比。其中40Cr采用正火和调质两种热处理方式,正火处理的滚子用来研究接触宽度对滚动接触疲劳失效的影响,调质处理的滚子用来研究较低应力级下的滚动接触疲劳失效模式;渗碳淬火处理的18CrNiMo齿轮钢用以研究高应力级下的滚动接触疲劳失效模式。试验后采用光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、能量色散谱（EDS）等手段试样表面的磨损形貌、截面的裂纹和组织形貌、物相组成和成份等进行观察分析。得出如下所示结论:（1）模拟分析发现,滚子接触表面的法相接触应力分布情况是在台阶两边部位处,接触应力要高于理论值,而在台阶中间部位,接触应力与理论值一致,造成这种现象的原因可能在于滚子台阶边缘位置处未倒角而产生了应力集中,最大切应力位于距接触表面0.16mm深度处,也观察到了与法相接触应力相似的分布情况。（2）对疲劳失效试件产生的部位进行统计分析发现,失效点最初产生的位置几乎都位于台阶边缘位置处,且滚子台阶在疲劳失效位置处产生了变形,这与有限元模拟地结果相对应。在40Cr正火处理的滚子上观察到的疲劳失效形式为大块剥落的同时周围伴随小的点蚀坑,这与传统观点所认为得低硬度下疲劳失效形式为点蚀失效相违背。40Cr调质处理的滚子与18CrNiMo7-6渗碳淬火处理的滚子失效形式都是单一的大的剥落坑。（3）对疲劳试件的纵截面观察分析发现,疲劳裂纹的的生长是不连续的,当接触应力较低时,裂纹的扩展方向比较单一,但当接触应力较高时,疲劳裂纹的扩展成发散的网状,最终导致接触表面出现点蚀或剥落。（4）在滚动接触疲劳过程中,表层的马氏体含量相较于原始试样含量存在明显增加,说明在滚动接触疲劳过程中有残余奥氏体转变为马氏体,随着表层较软的奥氏体相含量减少而较硬的马氏体组织含量增加,从而使表面硬度得到提高。