耐热钢是指在高温下具有较好的抗氧化性并兼有高温强度的钢。它主要用于制造动力机械（如内燃机、汽轮机、燃气轮机），锅炉，石油、化工设备及航空航天设备中某些在高温下工作的零件或构件。

(1)高温抗氧化性金属的高温抗氧化性是指在高温下金属表面能迅速氧化形成一层致密的氧化膜，使金属不再继续氧化。一般钢铁材料在570℃以上的温度下表面容易氧化，这主要是由于在较高温度下钢表面生成疏松多孔的FeO，氧原子容易通过FeO向钢的内部进行扩散，使其不断被氧化，温度越高，氧化速度越快，致使零件被破坏。为了提高钢材在高温时的抗氧化能力，通常在耐热钢中加入合金元素铬、硅、铝等，它们与氧的亲和力大，优先被氧化，在钢的表面形成一层致密的、高熔点的、牢固的氧化膜，使金属与外界的高温氧化性气体隔绝，达到金属不再继续被氧化的目的。如钢中加入15%的铬，其抗氧化温度可达900℃；当钢中的铬达到20%～25%时，其抗氧化温度可达1100℃。

(2)高温强度指金属在高温下抵抗塑性变形和断裂的能力。金属在高温下所表现的力学性能与室温下大不相同：一是温度升高，金属原子间结合力减弱，强度下降；二是在再结晶温度以上，即使金属受的应力不超过该温度下的弹性极限，它也会缓慢地发生塑性变形，且变形量随时间的增长而增大，最后导致金属破坏，这种现象称为蠕变。常用的高温力学性能指标有如下两个。

①蠕变极限。指高温时在载荷长期作用下，金属对缓慢塑性变形（即蠕变）的抗力。

②持久强度。金属在高温下、一定时间内，所能承受的最大断裂应力。

为了提高钢的高温强度，通常采用以下几种措施。

①提高再结晶温度。在钢中加入铬、钼、铌、钒等元素，可提高作为钢基体固溶体的原子间结合力，使原子扩散困难，并能延缓再结晶过程的进行。

②弥散强化。在钢中加入钛、铌、钒、钨、钼、铬以及氮等元素，可形成稳定而又弥散的碳化物和氮化物等，它们在较高温度下也不易聚集长大，因而能起到阻止位错移动提高高温强度的作用。

③晶界强化。金属在高温下，其晶界强度低于晶内强度，晶界成为薄弱环节，通过加入钼、铬、钒、硼等晶界吸附元素，降低晶界表面能使晶界碳化物趋于稳定，强化晶界，从而提高钢的热强性。

④适当粗化晶粒的钢比细晶粒钢的高温强度高。