耐熱鋼是指具有高溫抗氧化性和高溫強度的鋼。高溫抗氧化性是保證工件在高溫下持久工作的重要條件。鋼件在高溫空氣等氧化環境中，氧與鋼表面發生化學反應生成多種鐵的氧化物層，該氧化物層很疏松，失去了鋼的原有特性，極易脫落。為了提高鋼的高溫抗氧化性，向鋼中加入合金元素，從而改變氧化物的結構。常用的合金元素有鉻、硅、鋁等。它們與氧反應，在鋼的表面上生成致密的、穩定的氧化物層，或者說鈍化層Cr2O3、SiO2或者Al2O3等，以保護鋼不再繼續氧化。鉻、硅、鋁加入量多，鋼的高溫抗氧化好，但是若硅、鋁加入量太多，鋼的力學性能和工藝性變差。所以，耐熱鋼以鉻為主要合金元素，以硅、鋁為輔助元素，總之，鋼的高溫抗氧化性只與化學成分有關。

高溫強度系指鋼在高溫下能夠長時間保持承受機械載荷的能力。鋼在高溫下承受機械載荷一是軟化，即強度隨溫度升高而降低。二是蠕變，即在恒定應力的作用下，塑性變形量隨時間延長而緩慢增大，鋼在高溫下的塑性變形是由晶內滑移和晶界滑移造成。提高鋼的高溫強度，通常采用合金化方法。亦是向鋼中加入合金元素，提高原子間的結合力及形成有利的組織。加入鉻、鉬、鎢、釩、鈦等，可強化鋼的基體，提高再結晶溫度，還可形成強化相碳化物或金屬間化合物，如Cr23C6、VC、TiC等。這些強化相在高溫下穩定，不溶解，不聚集長大，并保持其硬度。加入鎳元素，主要是為了得到奧氏體。奧氏體比鐵素體中的原子排列緊密，原子間結合力強，原子擴散較難。所以奧氏體的高溫強度較好。可見，耐熱鋼的高溫強度不僅與化學成分有關，而且還與組織有關。