L'acier-résistant à la chaleur fait référence à l'acier présentant une résistance à l'oxydation à haute-température et une résistance à haute-température. La résistance à l'oxydation à haute-température est une condition importante pour garantir le fonctionnement à long-terme des pièces à haute température. Dans les environnements oxydants tels que l'air à haute température-, l'oxygène réagit chimiquement avec la surface de l'acier pour former diverses couches d'oxyde de fer. Cette couche d'oxyde est très poreuse, perd les propriétés originales de l'acier et se décolle facilement. Pour améliorer la résistance à l'oxydation à haute température de l'acier, des éléments d'alliage sont ajoutés à l'acier, modifiant ainsi la structure des oxydes. Les éléments d'alliage couramment utilisés comprennent le chrome, le silicium et l'aluminium. Ils réagissent avec l'oxygène pour former une couche d'oxyde dense et stable, ou couche de passivation telle que Cr2O3, SiO2 ou Al2O3, sur la surface de l'acier afin de protéger l'acier d'une oxydation ultérieure. Des quantités plus élevées de chrome, de silicium et d'aluminium entraînent une meilleure résistance à l'oxydation à haute température, mais des quantités excessives de silicium et d'aluminium détériorent les propriétés mécaniques et l'aptitude au traitement de l'acier. Par conséquent, l'acier résistant à la chaleur utilise le chrome comme principal élément d'alliage et le silicium et l'aluminium comme éléments auxiliaires. En bref, la résistance à l'oxydation à haute température de l'acier n'est liée qu'à sa composition chimique.
La résistance aux températures élevées-fait référence à la capacité de l'acier à résister à des charges mécaniques pendant des périodes prolongées à des températures élevées. L'acier subit deux principaux types de charges mécaniques à haute température : le ramollissement (la résistance diminue avec l'augmentation de la température) et le fluage (la déformation plastique augmentant lentement au fil du temps sous une contrainte constante). La déformation plastique de l'acier à haute température est causée par le glissement intragranulaire et le glissement aux limites des grains. L'alliage est couramment utilisé pour améliorer la résistance de l'acier à haute température-. Cela implique l’ajout d’éléments d’alliage pour améliorer la liaison interatomique et créer des microstructures favorables. L'ajout de chrome, de molybdène, de tungstène, de vanadium et de titane renforce la matrice en acier, augmente la température de recristallisation et forme des carbures de renforcement ou des composés intermétalliques tels que Cr23C6, VC et TiC. Ces phases de renforcement sont stables à haute température, ne se dissolvent pas, ne s'agrègent pas et conservent leur dureté. L'ajout de nickel vise principalement à obtenir de l'austénite. L'austénite a un arrangement atomique plus dense que la ferrite, ce qui entraîne une liaison interatomique plus forte et une diffusion atomique moindre. Par conséquent, l'austénite présente une meilleure résistance à haute température-. Il est évident que la résistance à haute température-de l'acier résistant à la chaleur-est liée non seulement à sa composition chimique mais également à sa microstructure.