16Cr3NiwMoVNbE钢属于特级优质钢,可在300℃以下长期工作,具有良好的综合性能,目前已成功地应用于某型发动机上。该钢为我国新一代航空齿轮材料的代表。航空发动机对齿轮材料的要求 航空发动机附件齿轮多数为高应力齿轮,它具有高温、高速和承载能力强的特点，可用于制造航空发动机的传动齿轮。
我国用于制造航空发动机齿轮的材料大致分为渗碳钢和渗氮钢两种。渗碳钢主要有：12CrNi3A，12Cr2NiA，14CrMnSiNi2MoA，18Cr2Ni4WA，20CrNi3A，16Ni3CrMoE，16Cr3NiWMoVNbE，16CrNi4MoA和18CrNi4A。其中后四种钢是按国外牌号仿制的。渗氮钢主要有：30Cr3MoA，32Cr3MoVA，35CrNi4MoA，38CrMoAlA等。
将坯料轧制成Φ25mm的钢棒，再经900℃淬火，保温15min，油冷，300℃回火，保温3h，空冷热处理。热处理后的试样毛坯加工成低周疲劳试样进行试验。试验钢的拉伸性能见表1。低周疲劳试验按GB/T 《金属材料轴向等幅低循环疲劳试验方法》在EHF-EA10型液压伺服疲劳试验机上进行。试验采用轴向应变控制，总应变幅（1/2Δεt）范围为0.5%～1.0%，引伸计的标距为12mm，引伸计通过石英刀口与试样接触测试标距内的应变，载荷波形为三角波，试验温度为25、100、200、300、350℃，应变比R（较小应变εmin与较大应变εmax之比）为-1，通过炉内电阻丝辐射加热试样，温度波动控制在±2℃。研究了不同温度下该结构钢的循环应力响应、疲劳周明和循环应力-应变行为。
表2 16Cr3NiWMoVNbE钢的拉伸性能
温度/℃ σb/MPa σ0.2/MPa δ5/% Ψ/%
25 1400 1190 14 62
200 1460 1110 11 56
300 1460 1050 15 56
结果表明：试验钢在温度不高于200℃时，表现出循环软化的现象，而在300℃时，表现出明显的循环硬化现象；加载应变幅值越大，试验钢的疲劳寿命越低；在加载总应变范围内，寿命随温度的升高而降低；利用三参数幂函数公式能较好地表征不同温度下的应变-寿命关系，为16Cr3NiWMoVNbE钢在航空发动机上的应用提供依据。
对新型16Cr3NiWMoVNbE齿轮钢进行渗碳处理,研究了温度、强渗期碳势和扩散期碳势对渗碳层组织及性能的影响。结果表明：随温度的升高,渗碳层的厚度和碳浓度均随之增加,但碳浓度随渗层的深入逐渐下降;在920℃渗碳时,渗层厚度在强渗期碳势1.5%C时达到较大值,碳化物数量和尺寸均随碳势的升高有增多增大的趋势;随扩散期碳势的升高,渗碳层厚度和碳化物数量、尺寸均随之增加,达到1.2%C时,出现角状或断网状碳化物;渗碳温度为920℃,强渗期碳势为1.4%C,扩散期碳势为0.9%C的优化工艺,能够很好的满足技术要求。
