1. 铁素体形成元素
铬、铝、硅这些铁素体形成的元素，在高温下能促使金属表面生成致密的氧化膜，防止继续氧化，是提高钢的抗氧化性和抗高温气体腐蚀的主要元素。但铝和硅含量过高会使室温塑性和热塑性严重恶化。铬能显著提高低合金钢的再结晶温度，含量为2％时，强化效果最好。
2. 奥氏体形成和稳定元素
镍、锰可以形成和稳定奥氏体。镍能提高奥氏体钢的高温强度和改善抗渗性。锰虽然可以代镍形成奥氏体，但损害了耐热钢的抗氧化性。
3. 扩大和稳定奥氏体元素
钒、钛、铌是强碳化物形成元素，能形成细小弥散的碳化物，提高钢的高温强度。钛、铌与碳结合还可防止奥氏体钢在高温下或焊后产生晶间腐蚀。
碳、氮可扩大和稳定奥氏体，从而提高耐热钢的高温强度。钢中含铬、锰较多时，可显著提高氮的溶解度，并可利用氮合金化以代替价格较贵的镍。
4. 钢中微量元素的作用
硼、稀土均为耐热钢中的微量元素。硼溶入固溶体中使晶体点阵发生畸变，晶界上的硼又能阻止元素扩散和晶界迁移，从而提高钢的高温强度；稀土元素能显著提高钢的抗氧化性，改善热塑性。
耐热钢在高温下长时间受力必然要发生形变，因而对耐热材料的基本要求之一是在高温下要有足够的强度，如持久强度、疲劳强度等；另外，由于钢件表面和高温空气、燃气、蒸汽等接触，钢件就可能发生氧化或遭受腐蚀，因而就要求耐热材料在高温下必须要具有足够的化学稳定性。
