由于航空航天轴承苛刻的服役环境及轴承的整体性和复杂性结构设计,要求航空航天轴承具备良好的高温稳定性、耐蚀性、耐磨性和抗疲劳性能。BG801是为满足航空航天领域苛刻服役环境而开发的一种高钴钼低碳不锈轴承钢,但该钢经渗碳处理后的力学性能、组织演变及轴向拉压疲劳性能尚无系统研究。本文利用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜、XRD及疲劳试验机等手段研究了BG801轴承齿轮钢在不同淬火温度下渗层及心部组织特征,探索了BG801钢的瞬时、长时拉伸组织演变与强塑性能变化规律,对比分析了室温及高温轴向拉压疲劳性能,探究了疲劳裂纹萌生与扩展机理。获得以下主要结论:高钴钼低碳不锈轴承钢经真空低压渗碳后,渗碳层碳化物类型为M23C6和M6C,心部碳化物类型为M6C,淬火温度升高使渗碳层中网状M23C6碳化物溶解,渗碳层中长条状碳化物在1090℃基本消失,心部碳化物在1100℃基本全部溶解,渗层及心部晶粒尺寸都逐渐增大,渗层硬度逐渐升高,从1050℃的729.3 HV升高至1100℃的800.2 HV。淬火温度从1060℃增至1070℃,渗碳层晶粒尺寸在14.2～24.5μm,心部晶粒尺寸在54.0～63.9μm,渗碳层没有发现网状碳化物。心部碳化物尺寸分布在0.5～0.9μm,心部碳化物面积分数由0.65%降低至0.17%。高钴钼低碳不锈轴承钢500℃拉伸试验结果表明:瞬时拉伸试验钢的抗拉强度、屈服强度、断面收缩率和断后伸长率较室温明显下降,碳化物面积分数降低至0.28%。试验钢经378 h、应力1000 MPa持久作用下发生断裂,断口附近发现白色块状逆变奥氏体,降低钢的强度,导致断裂。拉伸速率从0.0001/s增大到0.1/s时,钢的抗拉强度由1479 MPa降低至1391 MPa,钢的屈服强度由1045 MPa升高至1222 MPa,拉伸速率为0.0001/s时,应变诱导析出纳米碳化物和0.2～0.6μm小尺寸碳化物,碳化物面积分数达到0.50%,导致钢的抗拉强度升高;拉伸速率增大到0.1/s,碳化物面积分数为0.17%,瞬时高应力作用下位错密度增大,位错与碳化物相互作用产生变形孪晶,导致钢的屈服强度增大。高钴钼低碳不锈轴承钢室温拉压疲劳极限强度为785 MPa,500℃的拉压疲劳极限强度为550 MPa,较室温降低了30.0%。室温和500℃下疲劳裂纹源均与驻留滑移带、表面加工缺陷和夹杂物有关。室温拉压疲劳主要起裂方式为内部驻留滑移带,500℃拉压疲劳主要起裂方式为表面驻留滑移带。研究表明:起裂缺陷应力强度因子和鱼眼尺寸显著影响疲劳循环次数。即起裂缺陷应力强度因子越小、鱼眼尺寸越大,疲劳循环次数越高。试验钢的疲劳寿命由裂纹萌生寿命和裂纹扩展寿命组成,裂纹萌生寿命占总寿命的97.88%以上,扩展Ⅱ区寿命远低于扩展Ⅰ区寿命。