Varme-bestandig stål refererer til stål med høy-temperaturoksidasjonsmotstand og høy-temperaturstyrke. Høy-temperatur-oksidasjonsmotstand er en viktig betingelse for å sikre langsiktig-drift av arbeidsstykker ved høye temperaturer. I oksiderende miljøer som luft med høy-temperatur, reagerer oksygen kjemisk med ståloverflaten for å danne ulike jernoksidlag. Dette oksidlaget er svært porøst, mister de opprinnelige egenskapene til stål, og skrelles lett av. For å forbedre oksidasjonsmotstanden til høye{10}}temperaturer tilsettes legeringselementer til stålet, og endrer dermed strukturen til oksidene. Vanlig brukte legeringselementer inkluderer krom, silisium og aluminium. De reagerer med oksygen for å danne et tett og stabilt oksidlag, eller passiveringslag som Cr2O3, SiO2 eller Al2O3, på ståloverflaten for å beskytte stålet mot ytterligere oksidasjon. Høyere mengder krom, silisium og aluminium gir bedre oksidasjonsmotstand ved høye-temperaturer, men for store mengder silisium og aluminium forringer de mekaniske egenskapene og bearbeidbarheten til stålet. Derfor bruker varme-stål krom som det viktigste legeringselementet og silisium og aluminium som hjelpeelementer. Kort sagt, den høye-temperaturoksidasjonsmotstanden til stål er bare relatert til dets kjemiske sammensetning.
Høy-temperaturstyrke refererer til stålets evne til å motstå mekaniske belastninger i lengre perioder ved høye temperaturer. Stål opplever to hovedtyper av mekanisk belastning ved høye temperaturer: mykning (styrken avtar med økende temperatur) og krypning (sakte økende plastisk deformasjon over tid under konstant stress). Plastisk deformasjon i stål ved høye temperaturer er forårsaket av intragranulær glidning og korngrenseslip. Legering er ofte brukt for å forbedre den høye-temperaturstyrken til stål. Dette innebærer å legge til legeringselementer for å forbedre interatomisk binding og skape gunstige mikrostrukturer. Tilsetning av krom, molybden, wolfram, vanadium og titan styrker stålmatrisen, øker rekrystalliseringstemperaturen og danner forsterkende karbider eller intermetalliske forbindelser som Cr23C6, VC og TiC. Disse forsterkende fasene er stabile ved høye temperaturer, løses ikke opp, aggregeres ikke og opprettholder hardheten. Tilsetning av nikkel har først og fremst som mål å oppnå austenitt. Austenitt har et tettere atomarrangement enn ferritt, noe som resulterer i sterkere interatomisk binding og mindre atomdiffusjon. Derfor viser austenitt bedre høy{13}}temperaturstyrke. Det er tydelig at den høye-temperaturstyrken til varme-stål ikke bare er relatert til dets kjemiske sammensetning, men også til dets mikrostruktur.