在航空、电力、冶金、化工、石油等许多职业中，许多机械或零、部件需要在高温下使用，要求钢在高温下具有抗蠕变才能、抗氧化才能、抗腐蚀性气体才能、满足的强度与耐性以及杰出的加工、焊接性。耐热钢是针对这种需求的一类钢种。对于耐热钢来说，重要的功能是高温下的抗氧化性和热强性。

大多数金属能与氧反应构成氧化物，氧化物的构成速度随温度升高而显着增加，因此高温下金属的氧化速度很快。若构成的氧化物是挥发性氧化物，则金属不断丢失。但大多数金属氧化物不简单挥发，使金属表面掩盖一层氧化膜，这层氧化膜会阻碍金属与氧的进一步反应，使氧化反应速度逐步降低。氧化膜对金属的保护性由下述因素决议：

①氧化膜的性质

氧化膜构成后，继续氧化要求氧分散到膜/金属界面，或金属分散到膜/气界面，反应才能继续，金属或氧在膜中的分散一般均经过空位分散机制进行，因此氧化物中空位缺陷越多，分散越快，氧化速度越快。

Al2O3和Cr2O3中的金属/氧份额接近化学计量比，氧化物中的空位很少，因此金属离子或氧离子在膜中的分散比较困难。一旦金属表面构成一层完整的Al2O3或Cr2O3膜今后，氧化反应速度会显着怠慢，因此膜的保护性好。

FeO、NiO的实践化学式可写为Fe0.95O或Ni0.999O，即氧化物中存在显着的金属空位，金属离子或氧很简单凭借这些空位向外或向内分散，使得氧化反应能够保持一定的速度，因此膜的保护性差。

②氧化膜的细密性与膜中的应力

氧化膜的细密性由氧化膜体积与被氧化的金属体积之比值来决议，可以用Pilling-Bedworth比（PBR）来表明构成氧化物今后构成的体积变化：PBR＝氧化物中每个金属离子体积/金属中每个金属原子体积；PBR>1，即金属转变为氧化物后体积增大，膜中发生压应力；PBR<1，即金属转变为氧化物后体积减小，膜中发生张应力，不能构成连续膜；PBR在1~2之间较好，这时的压应力有利于膜的细密性。PBR过大导致膜中应力过大，膜也简单决裂。