AMS6308钢是美国Carpenter Technology公司发明的一种中合金齿轮钢，商业牌号为Pyrowear alloy53，通常用于制造在一定温度下服役的航空齿轮和连接件，具有较高的综合力学性能，该系列钢在美国航空齿轮中已成熟应用，但是在我国仍处于研发阶段。为了实现该材料的国产化，结束高性能航空齿轮钢长期以来依赖进口的局面。该钢的成功研制对发展我国航空事业具有重大的意义。本文在对AMS6308进口料成分、组织及性能分析的基础上，进行试制研发。制备AMS6308试验钢各种试样，进行淬火（温度900～1010℃）和回火（温度150～700℃）热处理。通过试样力学性能测试，SEM、TEM分析，揭示了AMS6308试验钢中（C、Cr、Ni、Cu、Mo、V）等合金元素对其强韧化性能的影响。研究了不同淬火温度和回火温度对AMS6308钢力学性能的影响。并结合AMS6308试验钢各试样力学性能差异，对其在不同热处理工艺条件下晶粒大小，断口形貌，析出相种类及其分布状况进行了综合分析，研究AMS6308试验钢强韧化机制。结果表明：在标准热处理下，1#试验钢（wt%：0.1C，1.0Cr，1.97Ni，3.25Mo，2.0Cu，0.08V，0.83Si，余量Fe）的塑性和韧性最优，且强度和硬度也保持在较高的水平，综合力学性能最佳；淬火温度选定为915℃，热处理工艺为915℃×0.5h油冷+（-80℃）×1h冷处理+205℃×2h低温回火时，试验钢的强韧匹配性最佳，综合力学性能最好；在回火温度范围内，出现明显的二次硬化现象，450℃回火时，强度和硬度达到峰值，韧性显著降级，出现明显脆化，在150～300℃低温回火时，该钢的强度和韧性均保持较高水平，满足航空齿轮钢高强度和高韧性的要求。