Для проверки этого предположения были проведены стендовые усталостные испытания косозубых шестерен с модулем 5 мм. Шестерни подвергались химико-термической обработке одновременно с образцами по действующей на заводе технологии. Испытания шестерен на усталостную прочность проводились на универсальной разрывной машине ГРМ-1, оснащенной гидропульсатором. Форсирование испытаний проводилось по нагрузке, т. е. на зубьях шестерен создавались напряжения, превышающие предел выносливости. Испытания проводились до разрушения зубьев. На каждой из четырех испытанных шестерен было разрушено при циклических усталостных испытаниях по 9-10 зубьев. Разрушение при испытаниях на всех зубьях начиналось у выкружки по нормали зуба; изломы усталостного характера. Зубья шестерен нагружали асимметричной нагрузкой с коэффициентом г = 0,45. Результаты испытаний приведены в виде диаграмм.
Поскольку ускоренные усталостные испытания шестерен проводились в сравнительных целях, были определены не абсолютные и числовые параметры, характеризующие материал, а сравнительные величины для оценки усталостной прочности шестерен, закаленных в разных охлаждающих средах. За 100% был принят самый высокий результат — 200 000 циклов на гружения. Процент относительной усталостной прочности брался средним из трех зубьев. Как усталостная прочность зубьев шестерен, закаленных в масле, в 2-2,5 раза ниже усталостной прочности зубьев шестерен, закаленных в кипящем слое.
Металлографическим исследованием разрушенных зубьев шестерен было установлено, что все испытанные шестерни имели одинаковую глубину цементированного слоя. Микроструктура цементированного слоя представлена в обоих вариантах закалки мартенситом и остаточным аустенитом, однако при закалке в кипящем слое микроструктура и образцов, и шестерен заметно дисперснее по сравнению с закалкой в масле.
Микроструктура сердцевины в обоих случаях закалки представляет собой малоуглеродистый мартенсит, разница в дисперсности структуры менее заметна. Повышенная дисперсность вызывает повышение уровня сжимающих остаточных напряжений в цементированном слое и усталостную прочность шестерен, замедляя их разупрочнение при испытании.