碳素結(jié)構(gòu)鋼的強(qiáng)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(tǒng)稱為耐熱鋼。它們按照合金的成分及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)，具有比普通碳素鋼高得多的高溫短時強(qiáng)度和持久強(qiáng)度。
耐熱鋼按其合金成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可分為低合金、中合金和高合金耐熱鋼。合金元素總質(zhì)量分?jǐn)?shù)在5%以下的合金鋼統(tǒng)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(jié)構(gòu)用低合金耐熱鋼，為改善其焊接性，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在0.20%以下，某些合金成分較高的低合金耐熱鋼，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)不高于0.15%.
這些低合金耐熱鋼通常以退火狀態(tài)或正火＋回火狀態(tài)供貨。
合金總質(zhì)量分?jǐn)?shù)在2.5%以下的低合金耐熱鋼在供貨狀態(tài)下具有珠光體＋鐵素體組織，故也稱珠光體耐熱鋼。合金總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%~5%的低合金耐熱鋼，在供貨狀態(tài)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(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%~12%的合金鋼系列通稱中合金耐熱鋼。目前，用于焊接結(jié)構(gòu)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(tài)或正火＋回火狀態(tài)供貨，某些鋼也可以調(diào)質(zhì)狀態(tài)供貨。
合金總質(zhì)量分?jǐn)?shù)在10%以下的耐熱鋼，在退火狀態(tài)下具有鐵素體＋合金碳化物的組織。在正火＋回火狀態(tài)下，這些合金鋼的組織為鐵素體＋貝氏體，當(dāng)鋼的合金總質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過10%時，其供貨狀態(tài)下的組織為馬氏體，屬于馬氏體級耐熱鋼。
合金總質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于13%的合金鋼稱為高合金耐熱鋼，按其供貨狀態(tài)下的組織可分為馬氏體、鐵素體和奧氏體三種。應(yīng)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(guī)熱電站、核動力裝置、石油精煉設(shè)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(shè)備中，保證高溫高壓設(shè)備長期工作的可靠性和經(jīng)濟(jì)性具有頭等重要的意義，為此應(yīng)綜合考慮下列因素。
①. 常溫和高溫短時強(qiáng)度。
②. 高溫持久強(qiáng)度和蠕變強(qiáng)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(jīng)濟(jì)性。
