Čelik-otporan na toplinu odnosi se na čelik s otpornošću na-visoku temperaturu oksidacije i čvrstoćom na-visoku temperaturu. Otpornost na visoko-temperaturnu oksidaciju važan je uvjet za osiguravanje dugotrajnog-radnja obradaka na visokim temperaturama. U oksidirajućim sredinama kao što je zrak visoke-temperature, kisik kemijski reagira s čeličnom površinom stvarajući različite slojeve željeznog oksida. Ovaj oksidni sloj je vrlo porozan, gubi izvorna svojstva čelika i lako se skida. Kako bi se poboljšala otpornost čelika na-oksidaciju na visokim temperaturama, čeliku se dodaju legirajući elementi, čime se mijenja struktura oksida. Uobičajeno korišteni legirajući elementi uključuju krom, silicij i aluminij. Oni reagiraju s kisikom i stvaraju gusti i stabilni oksidni sloj ili pasivni sloj kao što je Cr2O3, SiO2 ili Al2O3 na površini čelika kako bi zaštitili čelik od daljnje oksidacije. Veće količine kroma, silicija i aluminija rezultiraju boljom-otpornošću na oksidaciju pri visokim temperaturama, ali prekomjerne količine silicija i aluminija pogoršavaju mehanička svojstva i sposobnost obrade čelika. Stoga čelik -otporan na toplinu koristi krom kao glavni legirajući element, a silicij i aluminij kao pomoćne elemente. Ukratko, otpornost čelika na-oksidaciju pri visokim temperaturama povezana je samo s njegovim kemijskim sastavom.
Visoko{0}}temperaturna čvrstoća odnosi se na sposobnost čelika da izdrži mehanička opterećenja tijekom duljeg razdoblja pri visokim temperaturama. Čelik doživljava dvije glavne vrste mehaničkih opterećenja na visokim temperaturama: omekšavanje (čvrstoća opada s porastom temperature) i puzanje (polako povećanje plastične deformacije tijekom vremena pod stalnim naprezanjem). Plastična deformacija čelika pri visokim temperaturama uzrokovana je intragranularnim klizanjem i klizanjem granica zrna. Legiranje se obično koristi za poboljšanje čvrstoće čelika na visokim-temperaturama. To uključuje dodavanje legirajućih elemenata za poboljšanje međuatomskog povezivanja i stvaranje povoljnih mikrostruktura. Dodavanje kroma, molibdena, volframa, vanadija i titana ojačava čeličnu matricu, povećava temperaturu rekristalizacije i stvara ojačavajuće karbide ili intermetalne spojeve kao što su Cr23C6, VC i TiC. Ove armirajuće faze su stabilne na visokim temperaturama, ne otapaju se, ne nakupljaju se i zadržavaju svoju tvrdoću. Dodavanjem nikla prvenstveno se želi dobiti austenit. Austenit ima gušći raspored atoma od ferita, što rezultira jačom međuatomskom vezom i manjom atomskom difuzijom. Stoga austenit pokazuje bolju čvrstoću-na visokim temperaturama. Očito je da je otpornost čelika otpornog na visoke -temperature povezana ne samo s njegovim kemijskim sastavom, već i s njegovom mikrostrukturom.