與溫度有關的材料系數有兩種類型：一類是與材料的力學性能有關的材料系數；另一類是與熱傳導相關的材料系數。屬于前者的有E，G，v，a；屬于后者的有C(比熱容)，ρ (密度)，k(熱傳導系數)等。這些系數實際上并非常數，而是隨溫度而變化的。但當溫度不高時，通常取平均值當作常數處理，然而在溫度高、變化大的情況下，則必須考慮其隨溫度的變化。

1、彈性系數與溫度的關系金屬的彈性系數E，剪切模量G隨溫度增高而減小，泊松比v隨溫度變化不大。E，G與溫度的測定有靜態法和動態法，前者是在高溫爐由加載進行測試，后者則采用振動法或超聲波脈沖法進行測定。振動法是使試件在高溫爐中做彈性振動，通過測定頻率來測定彈性常數。超聲波法則是給試件以超聲波，通過測量波的傳播速度來測定E，G，v。2、熱系數與溫度的關系金屬材料的熱系數與溫度一般呈線性關系，線脹系數a大體上隨溫度升高而直線增加，導熱系數k隨溫度增加而減小，比熱容隨溫度增加而增高。通過試驗測得的熱系數與溫度關系的直線斜率或曲線曲度，即可知具體材料的熱系數隨溫度的變化。例如，從不同的資料來源，碳鋼的熱系數隨溫度變化如圖1所示。導熱系數隨溫度變化曲線線脹系數隨溫度變化曲線比熱容隨溫度變化曲線3、材料的熱疲勞當延性材料隨溫度升高，即使所受應力超過屈服點也不會立即破壞，但即使應力水平較低，若有較大的溫度變化反復進行時，最終會由于疲勞而產生龜裂而導致破壞。這種現象稱為熱疲勞。設有一試驗棒兩端固定，受最高和低溫度之間的反復熱循環過程如圖2所示。熱循環與應力-應變圖線假設試驗開始時，棒在最高溫度下固定，然后冷卻產生拉應力，OAF為一應力變線。然后，若重新加熱，則應力一應變線開始時平行于OA向下移動，在比冷卻循環拉力低的應力下產生屈服，最后到達E點。若在最高溫度下保持一段時間，則由于產生應力松弛使壓應力減小到達E'點。如再開始冷卻，則沿E'F'上升，在低溫度時達到F'點。由于在低溫度下不產生壓力松弛。若再開始加熱，則圖線沿F'E"下降，在最高溫度時到E"點。此處因應力松弛應力減小移至E"'點，若再開始冷卻，則沿曲線E"'F"在低溫度達到F"點。

若重復這種冷卻一加熱循環，則應力一應變圖線每次都描繪出一條滯后曲線，與其有關的返復塑性應變就是熱疲勞的原因。熱循環的最高和低溫度、平均溫度、最高溫度的保持時間、重復速度、材料的彈塑性質等都是影響熱疲勞的因素。熱疲勞的強度是指一個循環的塑性應變εP和到達破壞的重復次數N之間的關系。根據曼森-科芬的經驗公式：其中，εf表示一個熱循環的平均溫度下的靜拉伸試驗中材料破壞時的伸長。以上所述的僅是材料的單向熱應力疲勞，實際結構的熱疲勞則是多方向的，是一個專門的研究領域。