El acero-resistente al calor se refiere al acero con resistencia a la oxidación a altas-temperaturas y resistencia a altas-temperaturas. La resistencia a la oxidación a altas-temperaturas es una condición importante para garantizar el funcionamiento a largo plazo-de las piezas de trabajo a altas temperaturas. En ambientes oxidantes como el aire a alta-temperatura, el oxígeno reacciona químicamente con la superficie del acero para formar varias capas de óxido de hierro. Esta capa de óxido es muy porosa, pierde las propiedades originales del acero y se desprende fácilmente. Para mejorar la resistencia a la oxidación a altas temperaturas-del acero, se añaden elementos de aleación al acero, cambiando así la estructura de los óxidos. Los elementos de aleación más utilizados incluyen cromo, silicio y aluminio. Reaccionan con el oxígeno para formar una capa de óxido densa y estable, o una capa de pasivación como Cr2O3, SiO2 o Al2O3, sobre la superficie del acero para protegerlo de una mayor oxidación. Cantidades más altas de cromo, silicio y aluminio dan como resultado una mejor resistencia a la oxidación a altas temperaturas-, pero cantidades excesivas de silicio y aluminio deterioran las propiedades mecánicas y la procesabilidad del acero. Por tanto, el acero-resistente al calor utiliza cromo como principal elemento de aleación y silicio y aluminio como elementos auxiliares. En resumen, la resistencia a la oxidación a altas temperaturas del acero sólo está relacionada con su composición química.
La resistencia a altas temperaturas- se refiere a la capacidad del acero para soportar cargas mecánicas durante períodos prolongados a altas temperaturas. El acero experimenta dos tipos principales de cargas mecánicas a altas temperaturas: ablandamiento (la resistencia disminuye al aumentar la temperatura) y fluencia (deformación plástica que aumenta lentamente con el tiempo bajo tensión constante). La deformación plástica del acero a altas temperaturas es causada por deslizamiento intragranular y deslizamiento de los límites de grano. La aleación se utiliza comúnmente para mejorar la resistencia del acero a altas-temperaturas. Esto implica agregar elementos de aleación para mejorar los enlaces interatómicos y crear microestructuras favorables. La adición de cromo, molibdeno, tungsteno, vanadio y titanio fortalece la matriz de acero, aumenta la temperatura de recristalización y forma carburos de refuerzo o compuestos intermetálicos como Cr23C6, VC y TiC. Estas fases de refuerzo son estables a altas temperaturas, no se disuelven, no se agregan y mantienen su dureza. La adición de níquel tiene como objetivo principal obtener austenita. La austenita tiene una disposición atómica más densa que la ferrita, lo que resulta en enlaces interatómicos más fuertes y menos difusión atómica. Por lo tanto, la austenita exhibe una mejor resistencia a altas-temperaturas. Es evidente que la resistencia a altas-temperaturas del acero-resistente al calor está relacionada no solo con su composición química sino también con su microestructura.