將TP321大直徑厚壁鋼管的平均化學成分計算成鉻和鎳的當量，代入不銹鋼的結構圖。可以看出，經高溫快速冷卻后的TP 321組織位于馬氏體鐵素體奧氏體組織區域，因此，淬火后的TP321大直徑厚壁鋼管中經常存在殘余奧氏體。
大直徑厚壁鋼管高溫冷卻后組織中的殘余奧氏體與以下三個因素有關。
(1)由于厚壁鋼管冷卻結晶過程中合金元素的偏析，大量穩定奧氏體不銹鋼的元素(如枝晶和枝晶)在一些地方積累，增加了該處奧氏體的穩定性，在冷卻過程中不能完全分解；
(2)由于TP321大直徑厚壁鋼管的化學成分在穩定的奧氏體，304不銹鋼無縫管較高，碳氮含量在這方面影響最大。
(3)隨著淬火溫度過高，一方面，奧氏體大直徑厚壁鋼管中的溶解碳和合金元素增加，奧氏體穩定性增加。另一方面，由于鐵素體高溫降水，奧氏體的增穩元素相對增多。這樣，大直徑鋼管的馬氏體相變點(M)可以降低到零以下，奧氏體不能在淬火過程中完全轉變成馬氏體，奧氏體的一部分保持在鋼的常溫結構。
就殘余奧氏體TP321大直徑厚壁鋼管本身而言，它是一種低強度高塑性結構。然而，經調質處理后的組織中發現了帶有殘余奧氏體的TP 321大直徑厚壁鋼管。經常發現厚壁管的強度顯著增加，不銹鋼換熱管而塑性和沖擊韌性顯著降低。