近几年,液化天然气(LNG)作为一种清洁、高效能源已经受到越来越多的关注。目前,世界各国正在建设大量的LNG设施,9%Ni钢由于其优越的低温性能被广泛地使用在LNG项目建设中。作为LNG储运的重要结构材料之一,9%Ni钢的低温韧性一直以来都是钢铁研究的重要方向。本文主要以9%Ni低温用钢作为研究对象。针对QT、QLT和LT热处理工艺对9%Ni钢的微观显微组织和力学性能的影响做出一系列系统的研究,同时研究了临界区保温时间对其元素配分和低温性能的影响。本文利用了扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪、多功能内耗仪、万能拉伸机和夏比冲击机等试验设备进行实验,研究结果如下:通过实验研究了不同热处理工艺下的组织与性能的特点。9%Ni钢经QT工艺处理后得到的最终组织主要以回火马氏体为主,逆转变奥氏体的形态为环状扁圆形。QLT工艺处理后的组织主要为回火索氏体,逆转变奥氏体多为岛状、块状以及薄膜状。LT工艺处理后的最终组织以回火索氏体为主,逆转变奥氏体多为块状,部分为环状。QT、QLT、LT三种热处理工艺下的逆转变奥氏体含量不同,QLT工艺下的逆转变奥氏体含量最多,并且不同热处理工艺下逆转变奥氏体中元素偏聚程度不同。实验结果表明,逆转变奥氏体越多,低温冲击韧性越好。同时研究了9%Ni钢中逆转变奥氏体的元素含量对其热稳定性的影响以及临界区不同保温时间下的实验钢的组织和力学性能的特点。9%Ni经QLT工艺处理后得到的最终组织以回火索氏体为主,逆转变奥氏体具有沿着马氏体板条边界和原始奥氏体晶界形成的特点。并且随着临界区保温时间的提升,马氏体板条长度逐渐增大。临界区保温30min和100min的样品中的逆转变奥氏体主要为岛状或块状,而保温50min的样品中逆转变奥氏体形态较为细小呈薄膜状,并与块状逆转变奥氏体区域分开。通过实验证明这些薄膜状逆转变奥氏体可以吸收更多的能量,有利于抑制裂纹扩展,提高低温韧性。通过低温冲击试验结果表明,9%Ni钢的低温韧性取决于逆转变奥氏体的稳定性,逆转变奥氏体中Ni、Mn元素的含量影响着逆转变奥氏体的稳定性。