Demir sülfür genellikle nispeten iyi termal stabiliteye sahip demir disülfürü (FeS₂) ifade eder.
Oda sıcaklığında demir disülfür nispeten stabildir. Belirli bir sıcaklığa ısıtıldığında ayrışma reaksiyonuna girer. Ayrışma genellikle yaklaşık 500 derecede başlar ve reaksiyon denklemine göre demir sülfit (FeS) ve kükürt (S) üretir: FeS₂ → FeS + S. Sıcaklık yükseldikçe kükürt uçucu hale gelir ve demir sülfit, daha yüksek sıcaklıklarda oksijen ve diğer maddelerle reaksiyona girmeye devam edebilir.
Kimyasal bağ açısından bakıldığında Fe-S bağının gücü, demir disülfürün belirli bir sıcaklık aralığında yapısal stabiliteyi korumasını sağlar. Endüstride bu termal stabiliteden genellikle kükürt çıkarmak veya demir bileşikleri üretmek için uygun sıcaklıklarda kalsine etme yoluyla yararlanılır. Genel olarak konuşursak, belirli bir sıcaklık aralığında iyi bir termal stabiliteye sahiptir, ancak belirli bir sıcaklığın üzerinde kimyasal değişiklikler meydana gelir.