近年来,液化天然气作为一种优质高效的清洁能源,在国内外受到越来越多的重视,对液化天然气的需求量与日俱增。但液化天然气的特殊性要求其结构材料具有良好的低温韧性、焊接性能和高强度等,根据这些性能要求,美国于1942年开发了高强韧性9Ni钢,并且已经成为建造液化天然气储罐的关键材料。本文通过热模拟试验,研究了热变形过程中9Ni钢的再结晶行为及连续冷却过程中的相变规律,通过热处理试验,研究了热处理工艺参数对9Ni钢组织性能的影响,探索了其低温韧性的机理。本文通过对9Ni钢的显微组织演变及力学性能研究。取得了如下主要结果：1.通过CCT的热模拟实验,得到了9Ni钢的连续冷却转变曲线,在设定工艺参数条件下,均得到马氏体和贝氏体组织,且贝氏体占多数。通过单、双道次压缩热模拟实验,研究了9Ni钢的再结晶行为。得到了9Ni钢的动态再结晶激活能Qd为377.22kJ/mol和静态再结晶激活能Qrex为219.34kJ/mol,确定了临界应变、峰值应变、峰值应力与Z参数的关系,建立了9Ni钢的动态再结晶动力学方程和静态再结晶动力学方程。2.研究了热处理工艺参数对9Ni钢组织性能的影响。(1)经QT(淬火+回火)及QLT(淬火+亚温淬火+回火)处理后,其回火组织均保留着板条晶的形貌特征。(2)淬火工艺参数对强度、塑性影响不大,而对韧性影响较大,淬火温度过低或保温时间过短,其低温冲击断口均呈现准解理断口形貌特征。采用QT工艺时,800℃保温60min的淬火工艺,其原奥氏体晶粒的平均尺寸(15.4μm)最小,回火后在晶界及板条束界析出的回转奥氏体相对细小弥散,致使其Akv(检测温度：-196℃)值高达221J。(3)采用QT工艺时,随回火温度的升高,屈服强度急剧下降,抗拉强度小幅下降,延伸率与Akv值均呈现先增大后减小的变化趋势,但强度均符合En10028-4和ASTM/ASME标准。主要是由于随回火温度的升高,回转奥氏体增加,致使其屈服强度下降,Akv值增加,在回火温度达到580℃时,其Akv值最大,回火温度继续升高,由于回转奥氏体的热稳定性下降,致使其韧性下降。(4)QT及QLT热处理工艺中,在回火时间保证合金元素充分扩散的基础上,回火时问对提高9Ni钢低温韧性的作用不大,且对9Ni钢的强度、塑性也无显著影响。经亚温淬火处理后,同QT工艺相比,在相对较短的回火时间内也可取得较好韧性。(5)亚温淬火温度对强度、塑性影响不大,经亚温淬火处理后,可以显著地提高9Ni钢的低温韧性,其Akv值均可达230J以上。主要是由于经α+γ双相区处理后,一方面回转奥氏体在板条晶间呈薄片状析出,分布均匀,另一方面由于其富Ni量更高,进而提高回转奥氏体的热稳定性,从而使晶界和基体韧化,大大提高了9Ni钢的低温韧性。3.通过透射电子显微镜分析,QT试样中块状回转奥氏在晶界处析出,且与基体有一定的晶体学位向关系,其晶带轴[001]α//[011]γ,晶面{011}α//{111)γ。QLT试样中呈薄片状的取向关系相差不大的回转奥氏体在板条晶间析出,且QLT试样中回转奥氏体的Ni含量高达19.3wt%,而在QT试样中未观察到Ni含量这么高的富Ni相。