Un supraîncălzitor este un dispozitiv care se găsește în cazanele cu abur, care este folosit pentru a transforma aburul umed, saturat în abur uscat. Supraîncălzitoarele sunt o parte foarte benefică a ciclului de abur, deoarece aburul uscat conține mai multă energie termică și crește eficiența generală a ciclului. Nu numai că, aburul uscat este mai puțin probabil să se condenseze în cilindrii unui motor cu piston sau în carcasa unei turbine cu abur. Supraîncălzitoarele de cazane pot fi găsite în trei soiuri: supraîncălzitoare radiante, supraîncălzitoare cu convecție și supraîncălzitoare cu ardere separată.
Supraîncălzitoarele radiante sunt amplasate direct în camera de ardere a cazanului în sine. Acest aranjament permite ca arzătorul de la cazan să încălzească atât tubulatura cazanului, cât și tuburile de supraîncălzire, făcând supraîncălzitoarele radiante dispozitive extrem de eficiente. Acestea se găsesc cel mai frecvent în centralele electrice cu abur și, de asemenea, au fost utilizate pe scară largă în mașinile cu abur. La mașinile cu abur și la cazanele centralei electrice, tuburile de supraîncălzire – uneori cunoscute sub numele de bobine de vaporizator – erau amplasate direct deasupra arzătorului. De obicei, aburul trece prin supraîncălzitor după ce a fost admis prin accelerație.
Supraîncălzitoarele cu convecție se găsesc cel mai frecvent pe locomotive. La fel ca un cuptor cu convecție, acest tip de supraîncălzitor utilizează gazele fierbinți din arzător pentru a reîncălzi aburul. Un supraîncălzitor cu convecție poate fi extrem de eficient, deoarece cea mai mare parte a energiei termice este dată doar tubului cazanului, iar ceea ce ar fi în mod normal evacuare încălzește tuburile supraîncălzitorului. Acestea se găsesc și în centralele electrice, dar au fost în mare parte implementate în locomotive cu abur.
La locomotivele cu abur, supraîncălzitoarele cu convecție sunt ușor diferite de ceea ce s-ar găsi în centralele electrice cu abur staționare. Ambele folosesc același principiu de utilizare a gazelor fierbinți, dar supraîncălzitoarele de locomotivă sunt de obicei oarecum separate de cazanul în sine. În schimb, acestea sunt poziționate în fața cazanului, iar gazele fierbinți din tubulatura cazanului trec prin tubulatura supraîncălzitorului.
Supraîncălzitoarele au multe avantaje, cele mai notabile fiind consumul redus de combustibil și eficiența crescută. Singurul dezavantaj este costurile crescute de întreținere, dar supraîncălzitoarele sunt în general considerate a merita orice costuri suplimentare. Un alt dezavantaj al supraîncălzitoarelor se găsește aproape exclusiv la locomotivele care utilizează cazane cu tub de foc. Fără întreținere adecvată și regulată, tubulatura din supraîncălzitor este predispusă la rupere. Dacă tubulatura ar urma să se rupă, aburul de înaltă presiune ar putea scăpa prin deschidere și în focarul locomotivei, iar un astfel de eveniment ar pune în pericol grav orice personal din cabina motorului.