Thép chịu nhiệt-là loại thép có khả năng chống oxy hóa-ở nhiệt độ cao và độ bền nhiệt độ-cao. Khả năng chống oxy hóa ở nhiệt độ-cao là điều kiện quan trọng để đảm bảo phôi gia công-có thể hoạt động lâu dài ở nhiệt độ cao. Trong môi trường oxy hóa như không khí có nhiệt độ-cao, oxy phản ứng hóa học với bề mặt thép để tạo thành nhiều lớp oxit sắt khác nhau. Lớp oxit này rất xốp, làm mất đi tính chất ban đầu của thép và dễ bị bong tróc. Để cải thiện khả năng chống oxy hóa ở nhiệt độ cao của thép, các nguyên tố hợp kim được thêm vào thép, từ đó thay đổi cấu trúc của các oxit. Các nguyên tố hợp kim thường được sử dụng bao gồm crom, silicon và nhôm. Chúng phản ứng với oxy để tạo thành lớp oxit dày đặc và ổn định hoặc lớp thụ động như Cr2O3, SiO2 hoặc Al2O3 trên bề mặt thép để bảo vệ thép khỏi quá trình oxy hóa thêm. Lượng crom, silicon và nhôm cao hơn dẫn đến khả năng chống oxy hóa ở nhiệt độ cao{19}}tốt hơn, nhưng lượng silicon và nhôm quá mức sẽ làm giảm tính chất cơ học và khả năng gia công của thép. Do đó, thép chịu nhiệt{21}}sử dụng crom làm nguyên tố hợp kim chính và silicon và nhôm làm nguyên tố phụ. Nói tóm lại, khả năng chống oxy hóa ở nhiệt độ cao{23}}của thép chỉ liên quan đến thành phần hóa học của nó.
Độ bền nhiệt độ-cao đề cập đến khả năng thép chịu được tải trọng cơ học trong thời gian dài ở nhiệt độ cao. Thép trải qua hai loại tải trọng cơ học chính ở nhiệt độ cao: làm mềm (cường độ giảm khi nhiệt độ tăng) và leo (biến dạng dẻo tăng dần theo thời gian dưới ứng suất không đổi). Biến dạng dẻo của thép ở nhiệt độ cao là do trượt trong hạt và trượt biên hạt. Hợp kim thường được sử dụng để cải thiện-độ bền nhiệt độ cao của thép. Điều này liên quan đến việc bổ sung các nguyên tố hợp kim để tăng cường liên kết giữa các nguyên tử và tạo ra các cấu trúc vi mô thuận lợi. Thêm crom, molypden, vonfram, vanadi và titan sẽ tăng cường ma trận thép, tăng nhiệt độ kết tinh lại và tạo thành các cacbua gia cố hoặc các hợp chất liên kim loại như Cr23C6, VC và TiC. Các pha gia cố này ổn định ở nhiệt độ cao, không hòa tan, không kết tụ và duy trì độ cứng của chúng. Việc thêm niken chủ yếu nhằm mục đích thu được austenit. Austenite có sự sắp xếp nguyên tử dày đặc hơn ferrite, dẫn đến liên kết giữa các nguyên tử mạnh hơn và ít khuếch tán nguyên tử hơn. Do đó, austenite thể hiện độ bền nhiệt độ cao{13}}tốt hơn. Rõ ràng là độ bền nhiệt độ cao của thép chịu nhiệt{16}}không chỉ liên quan đến thành phần hóa học mà còn liên quan đến cấu trúc vi mô của nó.