Предложена усовершенствованная расчетная модель для оценки усталостной прочности на изгиб зубчатых колес из комплексно-легированной теплостойкой стали 16Х3НВФМБ-Ш (ВКС-5), подвергаемой вакуумной цементации в ацетилене. Модель удовлетворительно сходится с экспериментальными данными. При помощи разработанной модели подобран технологический режим вакуумной цементации зубчатого колеса из теплостойкой стали, обеспечивающий высокое сопротивление усталости. Ключевые слова: вакуумная цементация; комплексно-легированные стали; предел выносливости при изгибе; карбидная фаза; математическая модель.