31CrMoV9是一種高級合金結構鋼，憑借其優異的綜合性能，在高溫、高壓、重載等嚴苛工況下發揮著重要作用，其性能的優異表現與其特殊的化學成分和復雜的熱處理工藝密不可分。

化學成分方面，碳（C）含量約為0.27% - 0.34%，屬于中碳鋼，為鋼材提供了一定的強度基礎。鉻（Cr）含量在2.30% - 2.70%，較高的鉻含量顯著增強了鋼的淬透性，使鋼材在淬火時能夠獲得更深的淬硬層；同時，鉻還能提高鋼的抗氧化性和耐腐蝕性，尤其適用于有腐蝕風險的工作環境 。鉬（Mo）含量為0.90% - 1.10%，鉬能夠細化晶粒，提高鋼的回火穩定性，抑制高溫回火脆性，保證鋼材在高溫下長時間工作時仍能維持良好的力學性能。釩（V）含量為0.10% - 0.20%，釩是一種強碳化物形成元素，它能與碳結合形成細小彌散的碳化物，有效細化晶粒，提高鋼的強度、硬度和耐磨性，同時增強鋼的抗疲勞性能 。此外，鋼中還含有少量的硅（Si）、錳（Mn）等元素輔助強化性能，嚴格控制磷（P）、硫（S）等雜質元素含量，通常P≤0.025%，S≤0.030%，以保證鋼材的高質量。

31CrMoV9的性能特點顯著。它具有高強度、高韌性和良好的高溫性能。經適當熱處理后，抗拉強度可達1080MPa 以上，屈服強度約930MPa，能夠承受較大的載荷 。在高溫環境下，該鋼依然能保持良好的力學性能，可在500℃左右的溫度下長期穩定工作，其抗蠕變性能和持久強度表現出色 。同時，31CrMoV9的淬透性良好，在油中臨界淬透直徑可達50 - 70mm，可滿足較大尺寸零件的淬火要求，獲得均勻的組織和性能。此外，該鋼還具有較好的抗疲勞性能，適用于承受交變載荷的工況。

31CrMoV9的熱處理工藝主要包括淬火和回火。淬火溫度一般在850 - 880℃，采用油冷方式，快速冷卻使鋼中的奧氏體轉變為馬氏體組織，從而提高鋼的硬度和強度。淬火后，鋼內部殘余應力較大，需通過回火處理消除應力并調整性能。回火溫度根據所需性能而定，高溫回火（550 - 680℃）可獲得良好的綜合力學性能，使鋼材在具備高強度的同時，保持較好的韌性和塑性，滿足不同工況對材料性能的要求 。

在應用領域，31CrMoV9主要應用于能源、化工和機械制造等高端領域。在火力發電行業中，常用于制造汽輪機轉子、高壓缸螺栓等關鍵部件，這些部件在高溫、高壓蒸汽環境下長期工作，承受巨大的應力，31CrMoV9的高溫性能和高強度能夠保證其可靠運行，確保發電機組的穩定發電 。在石油化工領域，可用于制造高壓容器、管道連接件等，由于石油化工生產過程中存在高溫、高壓以及腐蝕性介質，31CrMoV9的耐腐蝕性和高溫強度能夠滿足設備的工作要求，保障生產安全 。此外，在大型機械制造中，如重型機床的主軸等承受重載和交變載荷的零件，也會選用31CrMoV9，以確保機械的高精度和長壽命運行。