321不锈钢中厚板作为一种典型的奥氏体不锈钢，其化学成分需要重点关注铬镍钛三大核心元素。具体而言，该材质含有17%-19%的铬（Cr）作为基础防腐元素，8%-11%的镍（Ni）用于稳定奥氏体结构，并特别添加了钛（Ti）元素（含量≥5×碳含量且≤0.7%）作为稳定化处理的关键成分。
在微量元素方面，这种钢材的碳（C）含量控制在0.08%以下（低碳设计），同时含有2%以下的锰（Mn）、1%以下的硅（Si）、0.045%以下的磷（P）以及0.03%以下的硫（S）。需要特别说明的是，钛元素的加入能有效防止晶间腐蚀现象，这是321区别于304不锈钢的最显著特征，特别是当材料在427-816℃温度区间进行焊接或热处理时，钛会优先与碳结合形成碳化钛（TiC）。
从物理性能来看，这种成分组合使得321不锈钢中厚板兼具良好的耐腐蚀性（尤其在氧化性介质中）和优异的高温强度（工作温度可达800℃）。由于含有稳定化元素钛，其焊接性能明显优于普通304不锈钢，特别适合制造需要反复焊接的化工设备筒体、航空发动机部件等承压构件。
