Čelik{0}}otporan na toplinu odnosi se na čelik sa visoko-otpornošću na oksidaciju na temperaturi i visokom{2}}čvrstoćom na visoke temperature. Visoka{4}}otpornost na oksidaciju pri visokim temperaturama je važan uslov za osiguranje dugotrajnog-radnja predmeta na visokim temperaturama. U oksidirajućim sredinama kao što je zrak na visokoj{7}}temperaturi, kisik kemijski reagira s površinom čelika i formira različite slojeve željeznog oksida. Ovaj oksidni sloj je vrlo porozan, gubi prvobitna svojstva čelika i lako se ljušti. Da bi se poboljšala {{10}otpornost čelika na oksidaciju pri visokim temperaturama, čeliku se dodaju legirajući elementi, čime se mijenja struktura oksida. Često korišteni legirajući elementi uključuju hrom, silicijum i aluminijum. Oni reagiraju s kisikom kako bi na površini čelika formirali gust i stabilan oksidni sloj ili pasivacijski sloj kao što su Cr2O3, SiO2 ili Al2O3 kako bi zaštitili čelik od daljnje oksidacije. Veće količine hroma, silicijuma i aluminijuma rezultiraju boljom otpornošću na oksidaciju-pri visokim temperaturama, ali prevelike količine silicijuma i aluminijuma pogoršavaju mehanička svojstva i obradivost čelika. Stoga čelik otporan na toplinu{21}}koristi hrom kao glavni legirajući element, a silicijum i aluminijum kao pomoćne elemente. Ukratko, visoka{23}otpornost čelika na oksidaciju pri visokim temperaturama povezana je samo s njegovim hemijskim sastavom.
Visoko{0}}temperaturna čvrstoća odnosi se na sposobnost čelika da izdrži mehanička opterećenja tokom dužih perioda na visokim temperaturama. Čelik doživljava dvije glavne vrste mehaničkih opterećenja na visokim temperaturama: omekšavanje (čvrstoća opada s povećanjem temperature) i puzanje (slagano povećanje plastične deformacije tijekom vremena pod stalnim naprezanjem). Plastična deformacija čelika na visokim temperaturama uzrokovana je intragranularnim klizanjem i graničnim klizanjem zrna. Legiranje se obično koristi za poboljšanje -čvrstoće čelika na visokim temperaturama. Ovo uključuje dodavanje legirajućih elemenata za poboljšanje međuatomske veze i stvaranje povoljnih mikrostruktura. Dodavanje hroma, molibdena, volframa, vanadijuma i titana jača čeličnu matricu, povećava temperaturu rekristalizacije i stvara ojačavajuće karbide ili intermetalne spojeve kao što su Cr23C6, VC i TiC. Ove ojačavajuće faze su stabilne na visokim temperaturama, ne rastvaraju se, ne agregiraju i održavaju svoju tvrdoću. Dodavanje nikla prvenstveno ima za cilj dobijanje austenita. Austenit ima gušći atomski raspored od ferita, što rezultira jačom međuatomskom vezom i manjom atomskom difuzijom. Stoga austenit pokazuje bolju čvrstoću{{13}pri visokim temperaturama. Očigledno je da je visoka -temperaturna čvrstoća čelika otpornog na toplinu{16}} povezana ne samo sa njegovim hemijskim sastavom već i sa njegovom mikrostrukturom.