高性能渗碳钢因其特殊的工作条件和结构特点要求材料必须具有高的强度、硬度、旋转弯曲疲劳强度、接触疲劳强度、良好的韧性、优异的抗氢脆性能等,本文以双真空冶炼Cr-Ni-Mo轴承钢为研究材料,通过控制热处理工艺使得试验钢获得良好的强韧性,在此基础上通过了TDS试验与慢应变速率拉伸试验研究了试验钢的抗氢脆性能,分析了试验钢的抗氢脆机理;另外,研究了试验钢渗碳后的旋转弯曲疲劳性能及接触疲劳性能,并分析了试验钢疲劳破坏机理。试验钢抗氢脆性能研究表明,当试验钢的氢含量为1ppm时,试验钢塑性下降不明显,仍为韧性断裂,说明抗氢脆性能比较好;氢的扩散行为研究表明,充氢后放置12h,试样内部的氢含量由1ppm降低到0.36ppm,下降比为64%;试验钢抗氢脆性能优异的原因一方面是由于氢陷阱数量少,另一方面是由于细小的晶粒将进入钢中的氢均匀分散,最终使得应力集中处的氢聚集量达不到使材料发生脆性断裂的临界氢含量。试验钢渗碳后渗层组织为隐晶马氏体、残余奥氏体及少量碳化物,渗层深度为1.71mm,表层硬度为727HV,心部获得超细板条马氏体、大量细小弥散的碳化物、少量残余奥氏体,优异的组织特征是保证疲劳性能的关键。旋转旋弯疲劳试验表明,当试样表面粗糙度为800nm时,旋转弯曲中值疲劳极限为921MPa,当试样表面粗糙度降低到300nm以下时,旋转弯曲疲劳极限可高达1000MPa,试验钢的疲劳起裂主要是由表面粗糙度较高及钢次表面的氧化物夹杂引起。通过降低表面粗糙度,并控制冶金工艺,严格控制钢中的夹杂物尺寸和数量,可以提高钢的旋转弯曲疲劳性能。接触疲劳试验表明,试验钢具有较高的接触疲劳寿命,疲劳裂纹起裂是由于次表层最大剪切应力处夹杂物周围应力集中导致裂纹优先从此处开裂,并向表面扩展、剥落,通过双真空冶炼工艺严格控制钢中夹杂物的尺寸及分布,可以提高钢的接触疲劳寿命。