奥氏体不锈钢是指铬含量在w_Cr12%以上，具有面心立方晶体结构，以奥氏体组织为主的不锈钢。依合金元素含量的不同，奥氏体不锈钢可以分为Cr-Ni奥氏体不锈钢和Cr-Mn-N奥氏体不锈钢。Cr-Ni奥氏体不锈钢是应用奥氏体不锈钢的主体。Cr-Ni奥氏体不锈钢具有良好的综合力学性能、优良的冷热加工工艺（当然包括焊接）性能、特别是在多种介质中具有优良的耐腐蚀性能、非磁性、良好的高温和低温性能。因此，Cr-Ni奥氏体不锈钢得到了广泛的应用。但是，它的强度、硬度较低。Cr-Mn-N奥氏体不锈钢，由于N的固溶强化，其强度、硬度较Cr-Ni奥氏体不锈钢高。
由于Cr-Ni奥氏体不锈钢中Cr、Ni含量的变化及其他合金元素的加入，奥氏体不锈钢的组织和性能都会发生不同程度的变化。如在奥氏体基体上会产生其他相，如铁素体、马氏体、碳化物、氮化物、碳氮化物、各种金属间化合物等。这些组织都会使性能发生各种不同程度的变化。
铬当量（Cr_eq）和镍当量（Ni_eq）决定不锈钢的组织。铬当量中的诸元素是促进铁素体形成元素，钢中铁素体形成元素的提高，就可能会增加铁素体含量；镍当量中的诸元素是促进奥氏体形成元素，钢中奥氏体形成元素的提高，就可能会增加奥氏体含量。奥氏体和铁素体含量的变化，会引起钢的性能的变化。
奥氏体不锈钢具有优良的高、低温性能，它可以工作于-196℃以下及1000℃以上的温度。奥氏体不锈钢中各主要元素的作用简述如下：
（1）碳的主要作用 碳在高温下，在奥氏体中有较高的溶解度，但是，随着温度的降低，碳在奥氏体中的溶解度也降低，而处于过饱和状态。处于过饱和状态的碳，会在适当的条件下（如温度和时间），从奥氏体中析出，形成不同的碳化物。
（2）铬的主要作用 铬是奥氏体不锈钢中的主要合金元素，但是，它也是形成金属间化合物的主要合金元素。金属间化合物可以使材料变脆。铬又是较强的促进铁素体形成的元素，在一定条件下（如高温和低温），也能使材料变脆。
（3）镍的主要作用 镍也是奥氏体不锈钢中的主要合金元素，又是较强的促进奥氏体形成的元素，能够促进奥氏体组织的稳定，使不锈钢载高温和低温下都能保有稳定的奥氏体组织，于是，也使其性能得以稳定，使之适宜于在高温和低温下工作。并且使钢具有优良的冷热加工工艺（当然包括焊接）性能，还能提高在氯化物中耐应力腐蚀性能，及在还原性酸中的耐腐蚀性能。Ni能改善钢的塑性、韧性，特别是低温韧性。因此，在低温用钢中，Ni是不可缺少的合金元素。
（4）氮的主要作用 氮是非常强的促进奥氏体形成元素，它可以取代部分昂贵的Ni。它能够提高奥氏体不锈钢的强度，但是，并不会显著降低其塑性、韧性。氮还能够提高奥氏体不锈钢的耐晶间腐蚀、点腐蚀、缝隙腐蚀性能。
（5）钼的主要作用 钼也是奥氏体不锈钢中经常添加的合金元素，又是较强的促进铁素体形成的元素。它能够提高奥氏体不锈钢的耐还原性酸腐蚀、点腐蚀、缝隙腐蚀性能。还能强化奥氏体组织。
（6）铌的主要作用 铌的原子半径为0.294nm，比常用的合金元素中任何一个都大，所以，它有最大的固溶强化作用，而且还通过析出相NbC、NbN、Nb(C,N)、Nb₂Cr₂N₂(Z相)而强化。其中Z相为四方形结构，它的析出并不损害耐腐蚀性能。可以用式（2-2）来描述合金元素（质量分数，%）、平均晶粒直径（d/mm）、δ铁素体含量（体积分数表达，%）对奥氏体不锈钢屈服强度影响的数学表达式：
σ_0.2=4.4-23w_C+1.3w_Si+0.24w_Cr+0.94w_Mo+1.2w_V+0.29w_W+2.6w_Nb+1.7w_Ti+0.82w_Al+32w_N+1.6δ+0.46d^-1/2
从式2-2可以看出，在各种合金元素中，Nb的强化作用最强，又不会损害耐腐蚀性能。而且，它还可以通过细化晶粒及提高δ铁素体含量对奥氏体不锈钢屈服强度施加有利的影响。
Nb的析出物在各种不锈钢中的溶度积公式在表2-1中给出（质量分数，%）。
表2-2给出了各种耐热奥氏体不锈钢的强化因子。
1300℃下Nb在γ-Fe中的溶解度为w_Nb4.1%,Nb和Fe的主要析出相为Laves相和Fe₂Nb(ε)相。NbC-奥氏共晶体和Fe­₂Nb-δ-铁素体共晶体的熔点分别为1315℃和1370℃。加入C和Si将降低Laves相的析出，Ni含量提高，Laves相含量也提高。



由于Nb的析出物易于形成共晶，因而可提高焊缝金属的热裂纹敏感性及焊热影响区的液化裂纹敏感性。采用式（2-3）的关系式（质量分数，%）可将焊热影响区的液化裂纹敏感性降至最低：
0.5Nb/(30C+50N)＜0.1Nb＜13C
(7)铌和钒的共同作用 铌和钒的析出强化可提高其蠕变强度。V会形成VN、VC析出相，它们与Nb的析出相一起使钢强化，特别是高温强化，从而提高其蠕变强度，见图2-1及图2-2。可以看到，对9Cr-Mo钢在600℃×10000h条件下，Nb含量约为w_Nb0.05%时，蠕变强度最高，但与温度和V含量有重要的关系。在600℃×10000h时，V含量约为w_V0.1%有最大的蠕变强度，约为180MPa；而在650℃×10000h条件下，V含量约w_V0.18%时，有最大的蠕变强度，约为90MPa。