9NI鋼是在深冷條件下使用的鐵素體型低溫鋼，經適當的熱處理後，在77K下衝擊韌度有大幅度的提高。現有9NI鋼的熱處理有三種基本規範，即正火+正火 +回火（NNT）、淬火+回火（QT）、淬火+亞溫淬火+回火（IHT）。

   正火+正火 +回火（NNT）
　　9NI鋼的第一次正火為900℃空冷，保溫時間根據板厚決定，大約是2.4min/mm，但必須保證保溫時間大於15min，第二次正火在790℃左右空冷，保溫時間和第一次要求一樣，回火是在550—580℃空冷或水冷，保溫時間和正火處理要求的一樣。正火處理的目的是細化奧氏體晶粒，奧氏體晶粒越細小，9NI鋼熱處理後的強度越高，塑性越好，衝擊韌度也越高。但如果正火溫度過高，或在高溫下保持時間過長，會使鋼的奧氏體晶粒長大，將顯著降低鋼的衝擊韌度與裂紋擴展功和提高脆性轉變溫度。因而，第一次正火溫度要高於Ac 3或Ac m，其目的是細化晶粒。第二次正火溫度稍低，是為了使其發生相轉變，獲得板條狀馬氏體組織，回火是為了是獲得α相和少量的富碳、鎳奧氏體

   調質處理（QT）與雙相區處理（IHT）
　　調質處理時，9NI鋼的淬火唯獨一般為800—900℃，同時保溫足夠的時間以使其完全奧氏體化後，在565—635℃回火，回火時間按1.2min/mm計算，但至少大於15min。9NI鋼的雙相區處理是在調質的基礎上，在回火前進行（α+β）雙相區處理，目的是使組織分佈更加彌散、均勻。9NI鋼淬火後的組織為低碳板條狀馬氏體，回火後得到的基體組織是回火馬氏體以及部分回轉奧氏體。9NI鋼經過（α+β）雙相區處理後，其-196℃衝擊韌度比調質熱處理提高0.5—1倍，甚至優於1Cr18Ni8Ti 不銹鋼，強度也是1Cr18Ni8Ti不銹鋼的2倍，抗回火脆化能力也大大的提高。
　　在現有三種熱處理工藝中，經雙正火（NNT）熱處理的9NI鋼其低溫韌度較差，調質熱處理次之，（α+β）雙相區處理的低溫韌度最好。