เหล็กทนความร้อน-หมายถึงเหล็กที่มี-ความต้านทานออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูงและ-ความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูง ความต้านทานต่อออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูง-เป็นเงื่อนไขสำคัญในการรับประกันการทำงานในระยะยาว-ของชิ้นงานที่อุณหภูมิสูง ในสภาพแวดล้อมออกซิไดซ์ เช่น อากาศที่มีอุณหภูมิสูง- ออกซิเจนจะทำปฏิกิริยาทางเคมีกับพื้นผิวเหล็กเพื่อสร้างชั้นเหล็กออกไซด์ต่างๆ ชั้นออกไซด์นี้มีรูพรุนมาก สูญเสียคุณสมบัติเดิมของเหล็ก และลอกออกได้ง่าย เพื่อปรับปรุงความต้านทานการเกิดออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูง-ของเหล็ก องค์ประกอบอัลลอยด์จะถูกเพิ่มเข้าไปในเหล็ก ซึ่งจะทำให้โครงสร้างของออกไซด์เปลี่ยนไป ธาตุผสมที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ โครเมียม ซิลิคอน และอลูมิเนียม พวกเขาทำปฏิกิริยากับออกซิเจนเพื่อสร้างชั้นออกไซด์ที่หนาแน่นและเสถียร หรือชั้นทู่ เช่น Cr2O3, SiO2 หรือ Al2O3 บนพื้นผิวเหล็กเพื่อปกป้องเหล็กจากการเกิดออกซิเดชันเพิ่มเติม ปริมาณโครเมียม ซิลิคอน และอลูมิเนียมที่สูงขึ้นส่งผลให้-ความต้านทานต่อออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูงดีขึ้น แต่ปริมาณซิลิคอนและอลูมิเนียมที่มากเกินไปจะทำให้คุณสมบัติทางกลและความสามารถในการแปรรูปของเหล็กลดลง ดังนั้น เหล็กทนความร้อน-จึงใช้โครเมียมเป็นองค์ประกอบโลหะผสมหลัก และใช้ซิลิคอนและอะลูมิเนียมเป็นองค์ประกอบเสริม กล่าวโดยสรุป ความต้านทานการเกิดออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูง-ของเหล็กนั้นสัมพันธ์กับองค์ประกอบทางเคมีของเหล็กเท่านั้น
ความแข็งแกร่งที่อุณหภูมิสูง-หมายถึงความสามารถของเหล็กในการทนทานต่อแรงกดทางกลเป็นเวลานานที่อุณหภูมิสูง เหล็กต้องเผชิญกับภาระทางกลหลักๆ สองประเภทที่อุณหภูมิสูง: การอ่อนตัวลง (ความแข็งแรงลดลงตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น) และการคืบ (การเสียรูปของพลาสติกเพิ่มขึ้นอย่างช้าๆ เมื่อเวลาผ่านไปภายใต้ความเครียดคงที่) การเสียรูปของพลาสติกในเหล็กที่อุณหภูมิสูงเกิดจากการลื่นภายในแกรนูลและการลื่นไถลของขอบเกรน โดยทั่วไปการใช้โลหะผสมเพื่อปรับปรุงความแข็งแกร่ง-ที่อุณหภูมิสูงของเหล็ก สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับการเพิ่มองค์ประกอบอัลลอยด์เพื่อเพิ่มพันธะระหว่างอะตอมและสร้างโครงสร้างจุลภาคที่ดี การเติมโครเมียม โมลิบดีนัม ทังสเตน วานาเดียม และไทเทเนียมจะเสริมความแข็งแกร่งให้กับเมทริกซ์ของเหล็ก เพิ่มอุณหภูมิในการตกผลึกใหม่ และก่อตัวเป็นคาร์ไบด์หรือสารประกอบระหว่างโลหะ เช่น Cr23C6, VC และ TiC ขั้นตอนการเสริมแรงเหล่านี้จะเสถียรที่อุณหภูมิสูง ไม่ละลาย ไม่รวมตัว และรักษาความแข็งไว้ การเติมนิกเกิลมีจุดมุ่งหมายเพื่อให้ได้ออสเทนไนต์เป็นหลัก ออสเทนไนต์มีการจัดเรียงอะตอมที่หนาแน่นกว่าเฟอร์ไรต์ ส่งผลให้พันธะระหว่างอะตอมแข็งแกร่งขึ้นและการแพร่กระจายของอะตอมน้อยลง ดังนั้น ออสเทนไนต์จึงมี-ความแข็งแกร่งของอุณหภูมิสูงได้ดีกว่า เห็นได้ชัดว่า-ความแข็งแกร่งที่อุณหภูมิสูงของเหล็กทนความร้อน-ไม่เพียงแต่เกี่ยวข้องกับองค์ประกอบทางเคมีเท่านั้น แต่ยังรวมถึงโครงสร้างจุลภาคด้วย