奥氏体不锈钢具有良好的耐蚀性和抗氧化性，并具有高的塑性和良好的焊接性。奥氏体不锈钢在航空、汽车、造船、化工、医疗器械以及人民日常生活中得到了广泛的应用，并且由于这类钢无磁性，因此在仪表、仪器工业中应用得也很广泛。
但是奥氏体不锈钢在加热和冷却时不发生α→y固态相变，因此不能通过热处理来达到强化的目的，只能通过冷变形加工来提高钢的强度。但是这种提高强度的方法，只能用于工作温度不高的零件，否则其强度将因高温加热而迅速降低。
奥氏体不锈钢的热处理方式有以下三种：
1. 去应力退火
为了消除加工后的残留应力，可加热到300～350℃，保温1～2h，空冷。
消除焊接应力时一般采用700～900℃退火，保温1～3h，空冷。温度越高，焊接应力消除得越迅速越彻底，而其软化效果也越大。
用来消除冷作硬化的退火，其温度为750～850℃，保温时间为1～3h，快冷。
2. 固溶处理
为使奥氏体不锈钢中的碳化物及其他化合物（σ相分解物）充分溶入奥氏体，然后快速冷却到室温，以获得单相奥氏体的工艺方法叫固溶处理。其工艺与淬火工艺相似，只是钢中不发生相变，处理的室温组织是过饱和的y-Fe固溶体。固溶处理的目的是提高奥氏体型不锈钢的耐蚀性和抗高温氧化性，也可以消除冷作硬化。
固溶处理的加热温度都较高，一般为1000～1100℃，含碳量高时取上限温度，含碳量低时取下限温度。奥氏体型不锈钢应在中性或弱氧化气氛中加热，为此常采用空气炉为加热设备并以氨分解气等作为加热介质。氯化盐会使钢遭受腐蚀，故不宜用盐浴加热，在有条件的地方最好采用真空炉加热。在加热奥氏体不锈钢时，既应阻止钢的表面氧化，也应防止钢的表面增碳，因为增碳的结果会使钢的晶间腐蚀倾向增大。一般来说，加热温度越高，碳化物的固溶速度越快，如06Cr9Ni10钢的碳化物在1000℃固溶需要10min，在1065℃固溶需要3min，在1176℃固溶需要1.5min。从这个角度来讲，加热温度越高越好，但加热温度偏高又会引起晶粒过分长大，氧化铁皮增厚。因为奥氏体不锈钢无法通过相变来细化晶粒，如果晶粒过大会使材料的抗拉强度明显下降。为保证加热质量，固溶处理前必须将奥氏体不锈钢零件表面清洗干净。奥氏体不锈钢在低温时的热导率较低，升到高温后（700～800℃）热导率才有所提高，因此奥氏体不锈钢零件在低温加热时，为保持零件内外均衡加热，加热速度要缓慢，对于断面较大的奥氏体不锈钢零件要预热到700～800℃等温到一定时间，再快速升温。在固溶温度下的保温时间不宜过长，一般按材料的有效厚度计算，一般每毫米保温1min。为防止碳化物从奥氏体中析出，加热保温后应在水中快速冷却，对于厚度不大的工件，为防止变形，可以空冷。
3. 稳定化处理
对于含钛、铌的稳定型铬、镍奥氏体不锈钢，可以采用稳定化处理，以提高钢在450～900℃温度范围内、并在强烈腐蚀介质中工作时的耐蚀性。稳定化处理是在固溶处理以后进行，稳定化处理工艺是将钢加热到850～900℃，保温2～4h，然后在水中或空气中冷却。
这是因为钢中加入钛和铌可消除晶间腐蚀，但它们的效果必须通过稳定化处理才能得到保证。单纯的固溶处理使铬的碳化物全部溶入奥氏体中，钛和铌的碳化物则部分溶入奥氏体中，如经400～800℃加热，溶入奥氏体中的碳大部分以Cr23C6的形式析出，钛和铌的固定作用不能有效地发挥，晶间腐蚀仍会发生。如果将稳定化温度提高到高于Cr23C6的溶解温度，且又是碳化钛（或碳化铌）强烈析出的温度（850～900℃），保温2～4h，就能够形成稳定的碳化钛（或碳化铌），从而防止奥氏体不锈钢的晶间腐蚀。
