奧氏體不銹鋼具有很好的可加工性、焊接性、機(jī)械性能（強(qiáng)度、韌性及延伸性）及很好的耐蝕性能。奧氏體不銹鋼還具有一些特殊性能（與碳鋼比），如熔點低、電阻率高、導(dǎo)熱性低、膨脹系數(shù)大等。
一、奧氏體不銹鋼在高溫與低溫環(huán)境中的機(jī)械性能
奧氏體不銹鋼因為其具有較高的抗腐蝕性，而被廣泛應(yīng)用于腐蝕環(huán)境中。同時，奧氏體不銹鋼在高溫或低溫環(huán)境下，也具有很優(yōu)異的機(jī)械性能，因而在工業(yè)生產(chǎn)中得到十分廣泛的應(yīng)用。
奧氏體不銹鋼在低溫的應(yīng)用，與鐵素體不同，沒有拉伸-斷裂過渡區(qū)。奧氏體不銹鋼在低溫環(huán)境下維持著很高的韌性，如：0Cr19Ni9（304不銹鋼),00Cr19Ni9(304L不銹鋼)、OCr17Ni12Mo2(316不銹鋼)、00Cr17Ni14Mo2(316L不銹鋼)和0Cr18Ni11Nb(347不銹鋼)等都被廣泛地用于液化氣的儲存與運(yùn)輸。
在溫度高達(dá)600℃時，奧氏體不銹鋼也有很好的蠕變強(qiáng)度。如果在不銹鋼中加入釩、鈮或鈦,在高于600℃的環(huán)境下也具有很好的蠕變強(qiáng)度；在奧氏體不銹鋼中加入鈮和鈦，雖然可提高其高溫蠕變強(qiáng)度，但其低溫韌性也跟著降低了。因為在高溫時不銹鋼表面結(jié)成一層致密的氧化膜，所以其在高溫時耐氧化性很好。
二、合金成分和顯微結(jié)構(gòu)
在可焊不銹鋼中最重要的顯微結(jié)構(gòu)是鐵素體和奧氏體，盡管鉻與鎳是最主要的合金元素，但其他合金成分對不銹鋼組織性能也有很大影響。所以，鉻、鎳及其他合金成分對顯微組織結(jié)構(gòu)的影響也應(yīng)同時考慮。鉬、鈷和鈦促進(jìn)奧氏體骨架中δ-鐵素體的形成，這些合金元素稱為鐵素體形成元素；另一方面，銅、錳、碳、氮和鎳能促進(jìn)奧氏體形成，這些合金元素被稱為奧氏體形成元素。
三、奧氏體不銹鋼的耐腐蝕性
奧氏體不銹鋼是靠其表面的氧化膜隔斷鋼材與環(huán)境的聯(lián)系而達(dá)到防腐蝕目的的。這層氧化膜，厚度為20A~30A,成分為Cr2O3,極其致密，與一般的化學(xué)品不反應(yīng)，氧或其他腐蝕物質(zhì)無法通過這層氧化膜去腐蝕內(nèi)層金屬。如果這層氧化膜被破壞，在有氧的環(huán)境下立即會生成新的氧化膜；另一方面，不銹鋼不耐應(yīng)力腐蝕，其原因是在裂紋處有氧的富集效應(yīng)，引起應(yīng)力腐蝕。
（1) σ相
σ 相是一種金屬間化合物，在不銹鋼中存在時，會嚴(yán)重降低不銹鋼的延伸性和韌性，同時使不銹鋼不耐應(yīng)力腐蝕和其他形式的腐蝕。σ相的存在是造成不銹鋼焊縫延伸率低的原因所在，所以，當(dāng)焊縫從982℃冷卻到537℃時，應(yīng)快速冷卻以防止大量σ相的生成。快速冷卻時，可能還會形成少量σ相，但因其數(shù)量少而不會對不銹鋼的性能產(chǎn)生影響。新超級奧氏體不銹鋼，由于加入了氮，可阻止σ相的形成，因而可加工成厚板。
（2)氧化鈍化膜與活性環(huán)境
不銹鋼表面在自然環(huán)境中是鈍化的，當(dāng)把不銹鋼表面的氧化膜擦去，不銹鋼就暴露于活性環(huán)境中，當(dāng)氯離子的濃度較高時（如在海水中），不銹鋼就會產(chǎn)生腐蝕。
a. 對化學(xué)品的抗腐蝕性能 不銹鋼對各種濃度和溫度的硝酸的的抗蝕性能較好，304不銹鋼廣泛應(yīng)用于硝酸工業(yè)，但不銹鋼不耐硫酸腐蝕。
b. 海水對不銹鋼的作用 0Cr19Ni9(304)不銹鋼在淡水中使用具有很滿意的防腐蝕性能。0Cr17Ni12Mo2(316)不銹鋼可用于處理海水，使用效果還滿意。但0Cr17Ni12Mo2(316)在海水中的使用條件不同會有不同的結(jié)果，如海水冷卻冷凝器，若采用0Cr17Ni12Mo2(316)不銹鋼不耐靜止或慢流速（＜1.5m/s)海水的腐蝕，即使是流動海水，流速要大于1.5m/s,并需要定期清理污垢。
c. 不銹鋼抵抗各種腐蝕的能力 一般來說，含鉻越高，不銹鋼耐蝕性越強(qiáng)。不銹鋼可以抗均勻腐蝕、磨損腐蝕及堿性腐蝕；但是，在一定條件下，不銹鋼不耐局部腐蝕。
（3) 電化學(xué)腐蝕
當(dāng)不銹鋼與異種金屬接觸時，就要考慮電化學(xué)腐蝕。但是，如果不銹鋼是正極，則不會產(chǎn)生電流腐蝕。因此，應(yīng)仔細(xì)選擇不銹鋼的焊接材料及不銹鋼設(shè)備的緊固件。
（4)局部腐蝕
在一定條件下，不銹鋼對局部腐蝕是十分敏感的。在化工廠中，60%的不銹鋼設(shè)備的損壞是由于點腐蝕、裂紋腐蝕、應(yīng)力腐蝕開裂，同時還有晶間腐蝕造成的。操作條件及環(huán)境因素，如：pH值、溫度、氯離子、氧含量等對不銹鋼的性能也有影響。
不銹鋼的局部腐蝕有：點腐蝕、間隙腐蝕、應(yīng)力腐蝕和晶間腐蝕等。
①. 不銹鋼的點腐蝕
不銹鋼的抗腐性能，依賴于其表面的氧化膜，而氧化膜的抗腐蝕性取決于鉬、鎳與鉻的含量。另外，對氧化膜抗點腐蝕性能有貢獻(xiàn)的元素是氮，如果氧化膜被破壞，或者氧化膜不完整（如鋼表面化學(xué)成分不均勻），或有氯離子存在，就會產(chǎn)生點蝕。與焊接有關(guān)的缺陷，如：雜質(zhì)、第二相、電弧沖擊處、飛濺物等都是點腐蝕發(fā)生的地方。在微觀結(jié)構(gòu)方面，硫化錳雜質(zhì)、δ-鐵素體、σ相都會引起點腐蝕。
②. 不銹鋼的隙腐蝕
因為金屬與金屬的連接，墊片、金屬表面結(jié)垢等，會形成一些間隙或凹槽，從而導(dǎo)致間隙腐蝕。很多因素影響間隙腐蝕的發(fā)生及擴(kuò)散。
A. 幾何尺寸因素：間隙類型（金屬－金屬，金屬－異種金屬）、間隙深度、內(nèi)外面積比等。
B. 環(huán)境因素：含氧量、氧離子濃度、pH值、溫度、擴(kuò)散與對流、微生物影響等。
C. 電化學(xué)反應(yīng)：金屬溶解、氧消耗、氫產(chǎn)生等。
D. 冶金因素：金屬組織不純、表面氧化、鈍化膜的特性等。
不銹鋼的點腐蝕與間隙腐蝕的比較 不銹鋼的點腐蝕與間隙腐蝕產(chǎn)生的機(jī)理不同，但它們的擴(kuò)散機(jī)理卻是相同的。點腐蝕要有較高的氯離子濃度才發(fā)生，間隙腐蝕在較低的氯離子濃度下也會發(fā)生。不銹鋼在某一溶液中不會產(chǎn)生點腐蝕，但有可能發(fā)生間隙腐蝕。在金相結(jié)構(gòu)上，控制發(fā)生點腐蝕的措施一樣可以控制間隙腐蝕發(fā)生，如，消除硫化錳雜質(zhì)，同時能提高不銹鋼耐點腐蝕與間隙腐蝕的能力。消除硫化錳的途徑有3個：降低錳含量、降低硫含量和加入鈦或Zr(鋯）。
③. 不銹鋼的應(yīng)力腐蝕
所有不銹鋼都會遇到應(yīng)力腐蝕開裂的問題，很多環(huán)境因素與應(yīng)力腐蝕有關(guān)。根據(jù)應(yīng)力腐蝕發(fā)生的機(jī)理，可將應(yīng)力腐蝕分為穿晶應(yīng)力腐蝕和晶間應(yīng)力腐蝕。穿晶應(yīng)力腐蝕主要發(fā)生在含氯離子介質(zhì)中，很少發(fā)生在氫氧化物介質(zhì)中；晶間應(yīng)力腐蝕發(fā)生在一般的水溶液介質(zhì)中。影響不銹鋼應(yīng)力腐蝕的主要因素有氯離子水溶液和堿性溶液。發(fā)生應(yīng)力腐蝕的臨界應(yīng)力很難確定，并且往往是很低的，一般的焊接殘余應(yīng)力均大于應(yīng)力腐蝕臨界應(yīng)力。
奧氏體不銹鋼的氯離子應(yīng)力腐蝕： 奧氏體不銹鋼氯離子應(yīng)力腐蝕是穿晶應(yīng)力腐蝕。影響應(yīng)力腐蝕的因素有：氯離子濃度、含氧量、溫度、應(yīng)力大小和溶液的pH值。一般來說，當(dāng)氯離子含量大于300×106時，會產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕；當(dāng)氯離子含量小于20×106時，不會產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。很多應(yīng)力腐蝕發(fā)生于75℃以上；而低于50℃,一般不會產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。
堿性應(yīng)力腐蝕開裂： 在120℃以上不銹鋼會產(chǎn)生堿性應(yīng)力腐蝕。
不銹鋼中鎳含量對應(yīng)力腐蝕的影響： 當(dāng)不銹鋼的含鎳量在8%～12%之間時，發(fā)生應(yīng)力腐蝕的傾向性最大，而不銹鋼304、316的含鎳量正好在此區(qū)間。降低含鎳量雖可提高其抗應(yīng)力腐蝕能力，但會使不銹鋼內(nèi)鐵素體增加。增加不銹鋼中的鎳含量，也可提高不銹鋼的抗應(yīng)力腐蝕能力。因此，可以認(rèn)為，含鎳量大于22%時不會產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。
奧氏體不銹鋼焊縫的應(yīng)力腐蝕： 在氯離子溶液中，有應(yīng)力作用的奧氏體不銹鋼都會產(chǎn)生穿晶應(yīng)力腐蝕。焊接部位特別容易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕，是由于以下三個原因：一是焊接部位殘留有很大的拉伸應(yīng)力（除非進(jìn)行焊后熱處理）；二是焊接部位常常是應(yīng)力集中的地方；三是加熱會產(chǎn)生一些對應(yīng)力腐蝕敏感的金相組織。為了防止晶間應(yīng)力腐蝕，焊后進(jìn)行熱處理是十分必要和有效的。
④. 晶間腐蝕
當(dāng)不銹鋼含碳量大于0.5%,經(jīng)過500℃~900℃加熱后，對晶間腐蝕最為敏感，而這個溫度范圍正好在焊接區(qū)域的溫度范圍內(nèi)。不銹鋼焊縫對晶間腐蝕的敏感程度取決于焊接參數(shù)及板厚，因為這些參數(shù)決定了鋼材處于臨界溫度的時間。鋼材的敏化溫度與時間的關(guān)系如圖1-6所示。在圖1-6中，曲線表示碳化物析出所需的時間與碳含量的關(guān)系，曲線的右邊表示碳化物已析出。
影響奧氏體不銹鋼焊縫晶間腐蝕的因素，與影響奧氏體不銹鋼晶間腐蝕的因素相似：
A. 金屬的化學(xué)組成和金相組織，主要成分是碳含量，碳含量高是有害的。鐵素體的存在可以防止晶間腐蝕，但粗大的晶粒會加速晶間腐蝕；
B. 焊接前鋼材的受熱情況，如果鋼材受過550℃~850℃加熱則鋼材容易發(fā)生晶間腐蝕；
C. 加工焊接過程中、使用過程中存在應(yīng)力；
D. 工作環(huán)境：不銹鋼在腐蝕環(huán)境中易發(fā)生晶間腐蝕。但是，不是所有的環(huán)境都會產(chǎn)生焊縫晶間腐蝕，只有在氧化性環(huán)境下才會產(chǎn)生焊縫品間腐蝕，焊縫晶間腐蝕經(jīng)常發(fā)生在中等氧化性環(huán)境中。
防止焊縫晶間腐蝕的措施：
a.對厚板，焊后應(yīng)進(jìn)行熱處理；
b.選擇穩(wěn)定性好的低碳不銹鋼，如304L、347等；
c.適量低溫加熱（線能量3kJ/cm,層間溫度低于175℃);
d.焊接材料（焊絲）碳含量應(yīng)是極低的，最大限度地降低碳在焊縫金屬中的含量，達(dá)到低于碳在18-8型不銹鋼中室溫溶解極限值以下，使碳不可能與鉻生成鉻的碳化物，從而從根本上消除晶界的貧鉻區(qū)；
e.提高焊接材料（焊絲）的鈦、鈮、鉭和鋯等的含量，在焊縫金屬中滲入比鉻更容易與碳結(jié)合的穩(wěn)定化元素，如鈦、鈮、鉭和鋯等。一般認(rèn)為鈦碳比大于5倍時，才能提高抗晶間腐蝕的能力。而試驗結(jié)果認(rèn)為鈦碳比大于或等于6.7倍時，才有明顯的效果；大于7.8倍時，才能徹底地改善晶間腐蝕的傾向。這是由于鈦能充分地將碳化鉻的鉻置換出來，消除了晶界的貧鉻地帶，從而改善了抗腐蝕性。
通過使用低碳不銹鋼和焊接材料（焊絲），可以克服焊縫晶間腐蝕。但是也存在以下缺點：
I. 低碳不銹鋼焊縫強(qiáng)度低；
II. 具有穩(wěn)定組織結(jié)構(gòu)的不銹鋼易熱裂。
具有穩(wěn)定組織的不銹鋼容易在局部析出碳化物，從而導(dǎo)致晶間腐蝕，這種晶間腐蝕也稱作刀口腐蝕。
⑤. 刀口腐蝕
當(dāng)焊接321、347不銹鋼時，受熱部分的溫度高達(dá)1150℃,這個溫度導(dǎo)致TiC和NbC部分析出。這時，碳在靠近焊縫處富集成一個很窄的富集區(qū)域，在焊縫冷卻時，形成碳鉻化合物。這個碳富集區(qū)域，只有幾個晶粒寬，能長久形成一條細(xì)線，稱晶間腐蝕線，也叫刀口腐蝕。含鈮不銹鋼比含鈦不銹鋼更能抵抗刀口腐蝕，提高熱處理溫度不能消除刀口腐蝕。刀口腐蝕與晶間腐蝕有以下區(qū)別：
A. 刀口腐蝕發(fā)生在緊鄰焊縫很窄的區(qū)域內(nèi)，而焊縫晶間腐蝕發(fā)生在離焊縫較遠(yuǎn)的區(qū)域；
B. 刀口腐蝕發(fā)生在穩(wěn)定型不銹鋼中；
C. 受熱的情況不一樣。
通過適當(dāng)選擇焊接參數(shù)及熱處理參數(shù)可避免刀口腐蝕。
四、奧氏體不銹鋼的工藝性能
1. 成型性能
在低溫環(huán)境中有良好的組織穩(wěn)定性，因此冷變形、深沖壓性能都很好。可在室溫下進(jìn)行冷軋、冷拔，也可承受彎曲、深拉等冷加工。該類鋼具有冷作硬化傾向，冷加工后強(qiáng)度明顯上升，而塑性下降。
2. 焊接性能
具有良好的焊接性能，焊件經(jīng)焊接后無需進(jìn)行熱處理。
3. 表面處理工藝
耐腐蝕性能良好，在使用中一般不需要表面處理。為了進(jìn)一步改善耐腐蝕性能，可采用鈍化處理工藝。
