فولاد مقاوم در برابر حرارت به فولادی اطلاق می شود که دارای مقاومت در برابر اکسیداسیون در دمای بالا و مقاومت در برابر حرارت بالا باشد. مقاومت در برابر اکسیداسیون در دمای بالا شرط مهمی برای اطمینان از عملکرد طولانی مدت قطعه کار در دماهای بالا است. در محیط های اکسید کننده مانند هوا با دمای بالا، اکسیژن با سطح فولاد واکنش شیمیایی می دهد و لایه های مختلف اکسید آهن را تشکیل می دهد. این لایه اکسیدی بسیار متخلخل است، خواص اصلی فولاد را از دست می دهد و به راحتی کنده می شود. برای بهبود مقاومت در برابر اکسیداسیون فولاد در دمای بالا، عناصر آلیاژی به فولاد اضافه میشوند و در نتیجه ساختار اکسیدها تغییر میکند. عناصر آلیاژی رایج شامل کروم، سیلیکون و آلومینیوم هستند. آنها با اکسیژن واکنش می دهند تا یک لایه اکسید متراکم و پایدار یا لایه غیرفعال مانند Cr2O3، SiO2 یا Al2O3 روی سطح فولاد تشکیل دهند تا از فولاد در برابر اکسیداسیون بیشتر محافظت کنند. مقادیر بیشتر کروم، سیلیکون و آلومینیوم منجر به مقاومت در برابر اکسیداسیون در دمای بالا میشود، اما مقادیر بیش از حد سیلیکون و آلومینیوم خواص مکانیکی و فرآیندپذیری فولاد را بدتر میکند. بنابراین، فولاد مقاوم در برابر حرارت از کروم به عنوان عنصر آلیاژی اصلی و از سیلیکون و آلومینیوم به عنوان عناصر کمکی استفاده می کند. به طور خلاصه، مقاومت در برابر اکسیداسیون فولاد در دمای بالا فقط به ترکیب شیمیایی آن مربوط می شود.
استحکام دمایی{0}بالا به توانایی فولاد برای تحمل بارهای مکانیکی برای مدت طولانی در دماهای بالا اشاره دارد. فولاد دو نوع اصلی بارهای مکانیکی را در دماهای بالا تجربه می کند: نرم شدن (استحکام با افزایش دما کاهش می یابد) و خزش (تغییر شکل پلاستیک به تدریج افزایش می یابد در طول زمان تحت تنش ثابت). تغییر شکل پلاستیک در فولاد در دماهای بالا ناشی از لغزش درون دانه ای و لغزش مرز دانه است. آلیاژسازی معمولاً برای بهبود استحکام{4}در دمای بالا فولاد استفاده میشود. این شامل افزودن عناصر آلیاژی برای تقویت پیوند بین اتمی و ایجاد ریزساختارهای مطلوب است. افزودن کروم، مولیبدن، تنگستن، وانادیم و تیتانیوم زمینه فولاد را تقویت می کند، دمای تبلور مجدد را افزایش می دهد و کاربیدهای تقویت کننده یا ترکیبات بین فلزی مانند Cr23C6، VC و TiC را تشکیل می دهد. این فازهای تقویت کننده در دماهای بالا پایدار هستند، حل نمی شوند، جمع نمی شوند و سختی خود را حفظ می کنند. هدف اصلی افزودن نیکل به دست آوردن آستنیت است. آستنیت دارای آرایش اتمی متراکم تری نسبت به فریت است که در نتیجه پیوند بین اتمی قوی تر و انتشار اتمی کمتری ایجاد می کند. بنابراین، آستنیت در دمای بالا{13} استحکام بهتری از خود نشان میدهد. بدیهی است که استحکام فولاد مقاوم در برابر حرارت{15}}در حرارت بالا نه تنها به ترکیب شیمیایی بلکه به ریزساختار آن نیز مرتبط است.