T91钢因其优异的高温持久性能、抗蠕变性能以及良好的导热性、低的线膨胀系数、较低的生产成本，最高使用的上限温度可达593℃，因此其成为超高临界压发电厂锅炉管用钢不可替代的材料。T91 钢热轧态为板条马氏体，因其较高的硬度使得后期的加工工序难以进行，因此需要进行回火处理来降低硬度。过低的回火温度对T91钢的组织性能影响不大；T91 钢的再结晶温度为790 ℃，过高的回火温度会使组织发生再结晶生成铁素体，造成组织形态不均。
科研工作者结合现场实际情况，为改善T91组织性能而利于后期加工，利用金相观察、扫描电镜及显微硬度试验等手段，研究分析300～780℃不同回火温度及回火冷却速度下T91钢的组织及硬度变化规律。试验结果表明，300～400℃回复程度低，硬度难以降低; 500～600℃为碳化物析出敏感区间，大量碳化物在基体弥散析出，在此区间硬度较高且有上升趋势; 随着温度从600升高到780℃，碳化物沿晶界充分析出，硬度降低。
随着回火冷却速度的增加，硬度逐渐降低，以5℃/min 缓慢冷却经过500～600℃敏感区间，碳化物弥散析出，基体硬度较高；以780℃回火保温和较快冷却速度(50℃/min) 进行冷却处理后，快速通过碳化物析出敏感区间，碳化物在基体析出少，硬度明显降低，综合性能满足后续加工。