超级奥氏体不锈钢的金相组织属于典型的完全的奥氏体组织。不过因为铬与钼的含量都比较的高，很有可能会产生金属中间相。这些金属中间相常会出现在不锈钢板材的中心部位。不过正确热处理后，就可以有效防止形成这些金属中间相，从而获得近乎完全的奥氏体组织。 Avesta Sheffield 254 SMO 超级奥氏体不锈钢的金相组织中不存在任何其它金属中间相。该组织是经在1150～12000C温度下热处理之后得到的。

在使用过程中，假如出现少量的金属中间相，这些相也过分影响到超级奥氏体不锈钢的机械性能与表面耐腐蚀能力。不过还是要尽可能防止温度范围达到600-1000℃，特别是在焊接和热加工时。

关于机械性能，奥氏体结构通常都会有较好的强度与可锻性。在添加一定量的氮之后，除增强材料的耐腐蚀性能外，在保持奥氏体不锈钢可锻性和韧性的同时，高氮超级奥氏体不锈钢还会有非常强的机械强度。其屈服强度比普通奥氏体不锈钢要高出50-100%。

在所有温度下机械强度都会随着氮含量的增加而提高。虽然强度提高了很多，但超级奥氏体不锈钢的延伸率仍然很高。甚至高于许多低合金钢的延伸率。这主要是因为其较高的含氮量和与之相关的另一个特点，即高加工硬化率。

所以经冷加工成型的部件就可获得很高的强度。可利用这一特性的用途包括较深井中的管道及螺栓等。和普通奥氏体不锈钢一样，超级奥氏体不锈钢的低温性能也是很好的。超级奥氏体不锈钢的抗撞击及抗断裂能力是很高的，并且只有在低达－196℃时才会略有下降。

关于物理性能，这主要受到奥氏体结构影响，同时也部分地取决于超级奥氏体不锈钢的化学成分。即超级奥氏体不锈钢相比于普通奥氏体不锈钢，例如304或316不锈钢，在物理性能方面区别不大。