316L不锈钢因其优异的机械性能而被广泛用于工业生产中,随着工业化和科技的进步,对316L不锈钢的深入研究和其性能及变形机理的探索越来越具有重要的意义,其中探索晶粒尺寸对材料拉伸性能及断口形貌的影响、对材料轧制变形机制的研究、对试样冲击韧性的分析以及常温和低温环境下层状异构不锈钢的拉伸性能和协调变形机理的研究都具有重要的学术价值。本文以316L不锈钢为研究对象,采用冷轧+退火的传统工艺制备不同晶粒尺寸的均质结构和层状异质结构。本文主要利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射分析、电子背散射衍射技术和透射电镜表征分析不同变形状态下的微观组织演变规律,利用硬度、单轴拉伸测试和夏比冲击测试对其力学性能进行测试,主要结论如下:（1）本文第三章探究屈服强度和断口形貌与晶粒尺寸的关系。通过冷轧+退火制备出的不同晶粒尺寸的等轴316L不锈钢,其屈服近似为晶粒尺寸的-1/2指数关系。这是因为当晶粒尺寸减小时,同等空间内含有晶粒数量增多,因此晶界密度增大,此处能量较高,当位错滑移时很难通过晶界,故被塞积在晶界处,从而提升强度。其次,韧窝平均直径与晶粒尺寸之间也体现出了1/2次幂呈正相关的函数关系。表现出随着晶粒尺寸的增大,韧窝的平均直径逐渐增大。这些较大的韧窝通常在断裂过程中造成严重的塑性变形,表明延展性的增强。（2）本文第四章探究晶粒尺寸对316L不锈钢在20%压下量轧制变形机制的影响。在变形过程中,晶粒尺寸低于12μm的试样中位错增殖明显,而较大晶粒试样内主要依靠变形孪晶来协调变形。而该变形过程中应变条件不足以诱发马氏体相变。（3）本文第五章主要探究316L不锈钢晶粒尺寸与宏观几何尺寸对冲击韧性的影响。研究发现冲击试样宏观尺寸越大,因剪切唇厚度几乎一致,冲击断口内平面应变区占比越大,冲击过程中所吸收的冲击能越多,试样的冲击韧性越好;试样的晶粒尺寸越大,在冲击过程中裂纹扩展时越容易形成较大的韧窝,增加了对冲击能耗的贡献,从而使冲击韧性更加优异。（4）本文第六章主要探究层状异构316L不锈钢在常温环境下与液氮环境下的力学性能与变形机理。研究发现,在常温环境下的屈服强度取决于软/硬界面处存在很高的异构变形诱导力;同时软/硬界面附近在微米再结晶中产生的大量几何必须位错与层错提升了层状异构316L不锈钢的均匀延伸率,提升了协调变形能力;层状异构316L不锈钢在液氮环境中表现出比常温环境更优异的性能。低温环境下宏观应变的产生促进了应力诱导马氏体相变的产生,同时吕德斯带的产生使试样发生均匀变形同时提高了延伸率;当吕德斯带扩展至标距段两侧之后,相变诱导马氏体相变的同时因低温硬化过程中动态回复受到抑制,大量位错在超细晶马氏体中聚集,再次提供了高度加工硬化使材料延伸率提升的同时又提高了强度。