耐熱鋼是指在高溫下具有較好的抗氧化性并兼有高溫強度的鋼。它主要用于制造動力機械（如內燃機、汽輪機、燃氣輪機），鍋爐，石油、化工設備及航空航天設備中某些在高溫下工作的零件或構件。

(1)高溫抗氧化性金屬的高溫抗氧化性是指在高溫下金屬表面能迅速氧化形成一層致密的氧化膜，使金屬不再繼續氧化。一般鋼鐵材料在570℃以上的溫度下表面容易氧化，這主要是由于在較高溫度下鋼表面生成疏松多孔的FeO，氧原子容易通過FeO向鋼的內部進行擴散，使其不斷被氧化，溫度越高，氧化速度越快，致使零件被破壞。為了提高鋼材在高溫時的抗氧化能力，通常在耐熱鋼中加入合金元素鉻、硅、鋁等，它們與氧的親和力大，優先被氧化，在鋼的表面形成一層致密的、高熔點的、牢固的氧化膜，使金屬與外界的高溫氧化性氣體隔絕，達到金屬不再繼續被氧化的目的。如鋼中加入15%的鉻，其抗氧化溫度可達900℃；當鋼中的鉻達到20%～25%時，其抗氧化溫度可達1100℃。

(2)高溫強度指金屬在高溫下抵抗塑性變形和斷裂的能力。金屬在高溫下所表現的力學性能與室溫下大不相同：一是溫度升高，金屬原子間結合力減弱，強度下降；二是在再結晶溫度以上，即使金屬受的應力不超過該溫度下的彈性極限，它也會緩慢地發生塑性變形，且變形量隨時間的增長而增大，最后導致金屬破壞，這種現象稱為蠕變。常用的高溫力學性能指標有如下兩個。

①蠕變極限。指高溫時在載荷長期作用下，金屬對緩慢塑性變形（即蠕變）的抗力。

②持久強度。金屬在高溫下、一定時間內，所能承受的最大斷裂應力。

為了提高鋼的高溫強度，通常采用以下幾種措施。

①提高再結晶溫度。在鋼中加入鉻、鉬、鈮、釩等元素，可提高作為鋼基體固溶體的原子間結合力，使原子擴散困難，并能延緩再結晶過程的進行。

②彌散強化。在鋼中加入鈦、鈮、釩、鎢、鉬、鉻以及氮等元素，可形成穩定而又彌散的碳化物和氮化物等，它們在較高溫度下也不易聚集長大，因而能起到阻止位錯移動提高高溫強度的作用。

③晶界強化。金屬在高溫下，其晶界強度低于晶內強度，晶界成為薄弱環節，通過加入鉬、鉻、釩、硼等晶界吸附元素，降低晶界表面能使晶界碳化物趨于穩定，強化晶界，從而提高鋼的熱強性。

④適當粗化晶粒的鋼比細晶粒鋼的高溫強度高。