奧氏體不銹鋼具有良好的耐蝕性和抗氧化性，并具有高的塑性和良好的焊接性。奧氏體不銹鋼在航空、汽車、造船、化工、醫療器械以及人民日常生活中得到了廣泛的應用，并且由于這類鋼無磁性，因此在儀表、儀器工業中應用得也很廣泛。
但是奧氏體不銹鋼在加熱和冷卻時不發生α→y固態相變，因此不能通過熱處理來達到強化的目的，只能通過冷變形加工來提高鋼的強度。但是這種提高強度的方法，只能用于工作溫度不高的零件，否則其強度將因高溫加熱而迅速降低。
奧氏體不銹鋼的熱處理方式有以下三種：
1. 去應力退火
為了消除加工后的殘留應力，可加熱到300～350℃，保溫1～2h，空冷。
消除焊接應力時一般采用700～900℃退火，保溫1～3h，空冷。溫度越高，焊接應力消除得越迅速越徹底，而其軟化效果也越大。
用來消除冷作硬化的退火，其溫度為750～850℃，保溫時間為1～3h，快冷。
2. 固溶處理
為使奧氏體不銹鋼中的碳化物及其他化合物（σ相分解物）充分溶入奧氏體，然后快速冷卻到室溫，以獲得單相奧氏體的工藝方法叫固溶處理。其工藝與淬火工藝相似，只是鋼中不發生相變，處理的室溫組織是過飽和的y-Fe固溶體。固溶處理的目的是提高奧氏體型不銹鋼的耐蝕性和抗高溫氧化性，也可以消除冷作硬化。
固溶處理的加熱溫度都較高，一般為1000～1100℃，含碳量高時取上限溫度，含碳量低時取下限溫度。奧氏體型不銹鋼應在中性或弱氧化氣氛中加熱，為此常采用空氣爐為加熱設備并以氨分解氣等作為加熱介質。氯化鹽會使鋼遭受腐蝕，故不宜用鹽浴加熱，在有條件的地方最好采用真空爐加熱。在加熱奧氏體不銹鋼時，既應阻止鋼的表面氧化，也應防止鋼的表面增碳，因為增碳的結果會使鋼的晶間腐蝕傾向增大。一般來說，加熱溫度越高，碳化物的固溶速度越快，如06Cr9Ni10鋼的碳化物在1000℃固溶需要10min，在1065℃固溶需要3min，在1176℃固溶需要1.5min。從這個角度來講，加熱溫度越高越好，但加熱溫度偏高又會引起晶粒過分長大，氧化鐵皮增厚。因為奧氏體不銹鋼無法通過相變來細化晶粒，如果晶粒過大會使材料的抗拉強度明顯下降。為保證加熱質量，固溶處理前必須將奧氏體不銹鋼零件表面清洗干凈。奧氏體不銹鋼在低溫時的熱導率較低，升到高溫后（700～800℃）熱導率才有所提高，因此奧氏體不銹鋼零件在低溫加熱時，為保持零件內外均衡加熱，加熱速度要緩慢，對于斷面較大的奧氏體不銹鋼零件要預熱到700～800℃等溫到一定時間，再快速升溫。在固溶溫度下的保溫時間不宜過長，一般按材料的有效厚度計算，一般每毫米保溫1min。為防止碳化物從奧氏體中析出，加熱保溫后應在水中快速冷卻，對于厚度不大的工件，為防止變形，可以空冷。
3. 穩定化處理
對于含鈦、鈮的穩定型鉻、鎳奧氏體不銹鋼，可以采用穩定化處理，以提高鋼在450～900℃溫度范圍內、并在強烈腐蝕介質中工作時的耐蝕性。穩定化處理是在固溶處理以后進行，穩定化處理工藝是將鋼加熱到850～900℃，保溫2～4h，然后在水中或空氣中冷卻。
這是因為鋼中加入鈦和鈮可消除晶間腐蝕，但它們的效果必須通過穩定化處理才能得到保證。單純的固溶處理使鉻的碳化物全部溶入奧氏體中，鈦和鈮的碳化物則部分溶入奧氏體中，如經400～800℃加熱，溶入奧氏體中的碳大部分以Cr23C6的形式析出，鈦和鈮的固定作用不能有效地發揮，晶間腐蝕仍會發生。如果將穩定化溫度提高到高于Cr23C6的溶解溫度，且又是碳化鈦（或碳化鈮）強烈析出的溫度（850～900℃），保溫2～4h，就能夠形成穩定的碳化鈦（或碳化鈮），從而防止奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕。
