耐熱鋼是指具有高溫抗氧化性和高溫強(qiáng)度的鋼。高溫抗氧化性是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(huán)境中，氧與鋼表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)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(jié)構(gòu)。常用的合金元素有鉻、硅、鋁等。它們與氧反應(yīng)，在鋼的表面上生成致密的、穩(wěn)定的氧化物層，或者說鈍化層Cr₂O₃、SiO₂或者Al₂O₃等，以保護(hù)鋼不再繼續(xù)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(xué)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(xué)成分有關(guān)。高溫強(qiáng)度系指鋼在高溫下能夠長時(shí)間保持承受機(jī)械載荷的能力。鋼在高溫下承受機(jī)械載荷一是軟化，即強(qiáng)度隨溫度升高而降低。二是蠕變，即在恒定應(yīng)力的作用下，塑性變形量隨時(shí)間延長而緩慢增大，鋼在高溫下的塑性變形是由晶內(nèi)滑移和晶界滑移造成。提高鋼的高溫強(qiáng)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(jié)合力及形成有利的組織。加入鉻、鉬、鎢、釩、鈦等，可強(qiáng)化鋼的基體，提高再結(jié)晶溫度，還可形成強(qiáng)化相碳化物或金屬間化合物，如Cr₂₃C₆、VC、TiC等。這些強(qiáng)化相在高溫下穩(wěn)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(jié)合力強(qiáng)，原子擴(kuò)散較難。所以奧氏體的高溫強(qiáng)度較好。可見，耐熱鋼的高溫強(qiáng)度不僅與化學(xué)成分有關(guān)，而且還與組織有關(guān)。起早在鍋爐和加熱爐中使用的材料是低碳鋼，使用的溫度一般在200℃左右，壓力僅為0.8MPa。直到使用的鍋爐用低碳鋼，如20g，使用溫度也不超過450℃，工作壓力不超過6MPa。隨著各類動(dòng)力裝置的使用溫度不斷提高，工作壓力迅速增加，現(xiàn)代耐熱鋼的使用溫度已高達(dá)700℃，使用的環(huán)境也變得更加復(fù)雜與苛刻。耐熱鋼的使用溫度范圍為200～1300℃，工作壓力為幾兆帕到幾十兆帕，工作環(huán)境從單純的氧化氣氛，發(fā)展到硫化氣氛、混合氣氛以及熔鹽和液金屬等更復(fù)雜的環(huán)境。