耐熱鋼是指在高溫下具有較好的抗氧化性并兼有高溫強(qiáng)度的鋼。它主要用于制造動力機(jī)械（如內(nèi)燃機(jī)、汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)），鍋爐，石油、化工設(shè)備及航空航天設(shè)備中某些在高溫下工作的零件或構(gòu)件。

(1)高溫抗氧化性金屬的高溫抗氧化性是指在高溫下金屬表面能迅速氧化形成一層致密的氧化膜，使金屬不再繼續(xù)氧化。一般鋼鐵材料在570℃以上的溫度下表面容易氧化，這主要是由于在較高溫度下鋼表面生成疏松多孔的FeO，氧原子容易通過FeO向鋼的內(nèi)部進(jìn)行擴(kuò)散，使其不斷被氧化，溫度越高，氧化速度越快，致使零件被破壞。為了提高鋼材在高溫時的抗氧化能力，通常在耐熱鋼中加入合金元素鉻、硅、鋁等，它們與氧的親和力大，優(yōu)先被氧化，在鋼的表面形成一層致密的、高熔點(diǎn)的、牢固的氧化膜，使金屬與外界的高溫氧化性氣體隔絕，達(dá)到金屬不再繼續(xù)被氧化的目的。如鋼中加入15%的鉻，其抗氧化溫度可達(dá)900℃；當(dāng)鋼中的鉻達(dá)到20%～25%時，其抗氧化溫度可達(dá)1100℃。

(2)高溫強(qiáng)度指金屬在高溫下抵抗塑性變形和斷裂的能力。金屬在高溫下所表現(xiàn)的力學(xué)性能與室溫下大不相同：一是溫度升高，金屬原子間結(jié)合力減弱，強(qiáng)度下降；二是在再結(jié)晶溫度以上，即使金屬受的應(yīng)力不超過該溫度下的彈性極限，它也會緩慢地發(fā)生塑性變形，且變形量隨時間的增長而增大，最后導(dǎo)致金屬破壞，這種現(xiàn)象稱為蠕變。常用的高溫力學(xué)性能指標(biāo)有如下兩個。

①蠕變極限。指高溫時在載荷長期作用下，金屬對緩慢塑性變形（即蠕變）的抗力。

②持久強(qiáng)度。金屬在高溫下、一定時間內(nèi)，所能承受的最大斷裂應(yīng)力。

為了提高鋼的高溫強(qiáng)度，通常采用以下幾種措施。

①提高再結(jié)晶溫度。在鋼中加入鉻、鉬、鈮、釩等元素，可提高作為鋼基體固溶體的原子間結(jié)合力，使原子擴(kuò)散困難，并能延緩再結(jié)晶過程的進(jìn)行。

②彌散強(qiáng)化。在鋼中加入鈦、鈮、釩、鎢、鉬、鉻以及氮等元素，可形成穩(wěn)定而又彌散的碳化物和氮化物等，它們在較高溫度下也不易聚集長大，因而能起到阻止位錯移動提高高溫強(qiáng)度的作用。

③晶界強(qiáng)化。金屬在高溫下，其晶界強(qiáng)度低于晶內(nèi)強(qiáng)度，晶界成為薄弱環(huán)節(jié)，通過加入鉬、鉻、釩、硼等晶界吸附元素，降低晶界表面能使晶界碳化物趨于穩(wěn)定，強(qiáng)化晶界，從而提高鋼的熱強(qiáng)性。

④適當(dāng)粗化晶粒的鋼比細(xì)晶粒鋼的高溫強(qiáng)度高。