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鉻、鋁、硅 這些鐵素體形成的元素，在高溫下能促使金屬表面生成致密的氧化膜，防止繼續氧化，是提高鋼的抗氧化性和抗高溫氣體腐蝕的主要元素。但鋁和硅含量過高會使室溫塑性和熱塑性嚴重惡化。鉻能顯著提高低合金鋼的再結晶溫度,含量為2%時，強化效果最好。

鎳、錳 可以形成和穩定奧氏體。鎳能提高奧氏體鋼的高溫強度和改善抗滲碳性。錳雖然可以代鎳形成奧氏體，但損害了耐熱鋼的抗氧化性。

釩、鈦、鈮 是強碳化物形成元素，能形成細小彌散的碳化物，提高鋼的高溫強度。鈦、鈮與碳結合還可防止奧氏體鋼在高溫下或焊后產生晶間腐蝕。

碳、氮 可擴大和穩定奧氏體，從而提高耐熱鋼的高溫強度。鋼中含鉻、錳較多時，可顯著提高氮的溶解度，并可利用氮合金化以代替價格較貴的鎳。

硼、稀土 均為耐熱鋼中的微量元素。硼溶入固溶體中使晶體點陣發生畸變，晶界上的硼又能阻止元素擴散和晶界遷移，從而提高鋼的高溫強度；稀土元素能顯著提高鋼的抗氧化性，改善熱塑性。