1. 鐵素體形成元素

  鉻、鋁、硅這些鐵素體形成的元素，在高溫下能促使金屬表面生成致密的氧化膜，防止繼續氧化，是提高鋼的抗氧化性和抗高溫氣體腐蝕的主要元素。但鋁和硅含量過高會使室溫塑性和熱塑性嚴重惡化。鉻能顯著提高低合金鋼的再結晶溫度，含量為2％時，強化效果最好。

2. 奧氏體形成和穩定元素

  鎳、錳可以形成和穩定奧氏體。鎳能提高奧氏體鋼的高溫強度和改善抗滲性。錳雖然可以代鎳形成奧氏體，但損害了耐熱鋼的抗氧化性。

3. 擴大和穩定奧氏體元素

  釩、鈦、鈮是強碳化物形成元素，能形成細小彌散的碳化物，提高鋼的高溫強度。鈦、鈮與碳結合還可防止奧氏體鋼在高溫下或焊后產生晶間腐蝕。

  碳、氮可擴大和穩定奧氏體，從而提高耐熱鋼的高溫強度。鋼中含鉻、錳較多時，可顯著提高氮的溶解度，并可利用氮合金化以代替價格較貴的鎳。

4. 鋼中微量元素的作用

  硼、稀土均為耐熱鋼中的微量元素。硼溶入固溶體中使晶體點陣發生畸變，晶界上的硼又能阻止元素擴散和晶界遷移，從而提高鋼的高溫強度；稀土元素能顯著提高鋼的抗氧化性，改善熱塑性。

  耐熱鋼在高溫下長時間受力必然要發生形變，因而對耐熱材料的基本要求之一是在高溫下要有足夠的強度，如持久強度、疲勞強度等；另外，由于鋼件表面和高溫空氣、燃氣、蒸汽等接觸，鋼件就可能發生氧化或遭受腐蝕，因而就要求耐熱材料在高溫下必須要具有足夠的化學穩定性。