本文对板条马氏体组织的09MnNiD钢板进行了多道次大压下量(累积相对压下量70 %)、温度为400℃的轧制和低温退火处理,制备出超细晶粒和纳米晶粒钢板。并用光学显微镜(OM),透射电子显微镜(TEM),X-ray衍射仪(XRD),扫描电子显微镜(SEM),研究了退火温度和时间对板条马氏体大压下量温轧组织的影响,利用显微硬度和拉伸实验测定了其力学性能。XRD谢乐法和TEM暗场法两种方法测定纳米晶粒尺寸的结果表明,谢乐法与TEM暗场象的弦线法所测结果吻合较好。调整退火温度和时间,可获得平均晶粒尺寸为20 nm到1.8μm的一系列超细晶粒钢板和纳米晶粒钢板。显微硬度实验和室温单轴拉伸实验结果表明,09MnNiD钢板条马氏体温轧组织在300-400℃退火,温度和时间对其强度和硬度的影响较小;在400-600℃退火,温度和时间对组织和性能都有很显著的影响。SEM断口观察表明,在300-550℃退火,拉伸断口存在不同程度的层片状形貌特征,这种层片特征随退火温度的提高而减弱,600℃退火,拉伸断口的层片形貌特征消失。300-600℃退火,随温度升高,断口包含的韧窝数量增加、尺寸增大;试样延伸率相应地增加。最后,通过残留加工硬化法研究了板条马氏体温轧组织的再结晶动力学,并对制备的09MnNiD钢超细晶的细化机制和超细晶的热稳定性所作的初步分析表明,抑制再结晶晶粒长大的因素主要是析出碳化物对晶界迁移的拖曳作用。