1、鉻、鋁、硅這類鐵素體產生的元素，在持續高溫下可以促進金屬表層轉化成高密度的空氣氧化膜，避免再次空氣氧化，是改善鋼的抗氧化性和抗持續高溫氣體腐蝕的主要元素。但鋁和硅成分過高會使室內溫度可塑性和熱塑性明顯惡化。鉻能顯著改善低合金鋼的再結晶溫度,成分為2%時，強化效果最好。
2、鎳、錳可以產生和穩定奧氏體。鎳能改善奧氏體鋼的持續高溫強度和改善抗滲碳性。錳雖然可以代鎳產生奧氏體，但損害了耐熱鋼的抗氧化性。
3、釩、鈦、鈮是強碳化物產生元素，能產生細小彌散的碳化物，改善鋼的持續高溫強度。鈦、鈮與碳結合還可避免奧氏體鋼在持續高溫下或焊后產生晶間腐蝕。
4、碳、氮可擴大和穩定奧氏體，從而改善耐熱鋼的持續高溫強度。鋼中含鉻、錳較多時，可顯著改善氮的溶解度，并可利用氮合金化以代替價格較貴的鎳。
5、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，從而改善鋼的持續高溫強度；稀土元素能顯著改善鋼的抗氧化性，改善熱塑性。