碳素結構鋼的強度性能隨著工作溫度的提高而急劇下降，其極限的工作溫度為350℃。在更高的溫度下必須采取含有一定合金元素的合金鋼。這些合金鋼統稱為耐熱鋼。它們按照合金的成分及其質量分數，具有比普通碳素鋼高得多的高溫短時強度和持久強度。

  耐熱鋼按其合金成分的質量分數可分為低合金、中合金和高合金耐熱鋼。合金元素總質量分數在5%以下的合金鋼統稱低合金耐熱鋼，其合金系列有：C-Mo、C-Cr-Mo、C-Cr-Mo-V-Nb、C-Mn-V.C-Cr-Mo-V.C-Mn-Mo-V、C-Mn-Ni-Mo和C-Cr-Mo-V-Ti-B等。對焊接結構用低合金耐熱鋼，為改善其焊接性，碳的質量分數控制在0.20%以下，某些合金成分較高的低合金耐熱鋼，標準規定的碳質量分數不高于0.15%.

  這些低合金耐熱鋼通常以退火狀態或正火＋回火狀態供貨。

  合金總質量分數在2.5%以下的低合金耐熱鋼在供貨狀態下具有珠光體＋鐵素體組織，故也稱珠光體耐熱鋼。合金總質量分數為3%~5%的低合金耐熱鋼，在供貨狀態下具有貝氏體＋鐵素體組織，亦稱其為貝氏體耐熱鋼。合金總質量分數為6%~12%的合金鋼系列通稱中合金耐熱鋼。目前，用于焊接結構的中合金耐熱鋼的合金系列有：C-Cr-Mo、C-Cr-Mo-V,C-Cr-Mo-Nb、C-Cr-Mo-V-Nb、C-Cr-Mo-W-V-Nb等。這些中合金鋼必須以退火狀態或正火＋回火狀態供貨，某些鋼也可以調質狀態供貨。

  合金總質量分數在10%以下的耐熱鋼，在退火狀態下具有鐵素體＋合金碳化物的組織。在正火＋回火狀態下，這些合金鋼的組織為鐵素體＋貝氏體，當鋼的合金總質量分數超過10%時，其供貨狀態下的組織為馬氏體，屬于馬氏體級耐熱鋼。

  合金總質量分數高于13%的合金鋼稱為高合金耐熱鋼，按其供貨狀態下的組織可分為馬氏體、鐵素體和奧氏體三種。應用最廣泛的高合金耐熱鋼為鉻鎳奧氏體耐熱鋼，其合金系列有：Cr-Ni、Cr-Ni-Ti,Cr-Ni-Mo、Cr-Ni-Nb、Cr-Ni-Nb-N、Cr-Ni-Mo-Nb、Cr-Ni-Mo-V-Nb、Cr-Ni-Si、Cr-Ni-Ce-Nb、Cr-Ni-Cu-Nb-V、Cr-Ni-Mo-Nb-Ti、Cr-Ni-Cu-W-Nb-N等。

  在常規熱電站、核動力裝置、石油精煉設備、加氫裂化裝置、合成化工容器、煤化工裝置、宇航器械以及其他高溫加工設備中，保證高溫高壓設備長期工作的可靠性和經濟性具有頭等重要的意義，為此應綜合考慮下列因素。

  ①. 常溫和高溫短時強度。

  ②. 高溫持久強度和蠕變強度。

  ③. 耐蝕性、抗氫能力和抗氧化性。

  ④. 抗脆斷能力。

  ⑤. 可加工性，包括冷、熱成形性能，熱切割性和焊接性。

  ⑥. 經濟性。