Thép không gỉ martensitic tiêu chuẩn bao gồm các loại 403, 410, 414, 416, 416(Se), 420, 431, 440A, 440B và 440C. Khả năng chống ăn mòn của các loại thép này bắt nguồn từ hàm lượng crom của chúng, dao động từ 11,5% đến 18%. Thép có hàm lượng crom cao hơn thường yêu cầu hàm lượng carbon cao hơn tương ứng để đảm bảo sự hình thành martensite trong quá trình xử lý nhiệt. Ba loại thép không gỉ dòng 440 nói trên hiếm khi được xem xét cho các ứng dụng cần hàn và kim loại phụ có thành phần phù hợp với dòng 440 không có sẵn.
Các phiên bản sửa đổi của thép martensitic tiêu chuẩn kết hợp các nguyên tố hợp kim như niken, molypden và vanadi. Những bổ sung này chủ yếu nhằm mục đích nâng cao nhiệt độ sử dụng giới hạn cho phép của thép tiêu chuẩn lên mức vượt quá 1100 K. Khi những nguyên tố này được thêm vào, hàm lượng cacbon cũng tăng lên; khi hàm lượng carbon tăng lên, vấn đề nứt trong vùng ảnh hưởng nhiệt-đã cứng (HAZ) gần mối hàn trở nên nghiêm trọng hơn.
Thép không gỉ Martensitic có thể được hàn ở trạng thái ủ, cứng hoặc cứng-và-tôi. Bất kể điều kiện ban đầu của thép như thế nào, việc hàn luôn dẫn đến sự hình thành vùng martensitic cứng gần với mối hàn. Độ cứng của vùng ảnh hưởng nhiệt-này chủ yếu được xác định bởi hàm lượng cacbon trong kim loại cơ bản. Khi độ cứng tăng lên, độ dẻo dai giảm đi, khiến vùng này dễ bị nứt hơn. Làm nóng trước và kiểm soát nhiệt độ giữa các lớp là phương pháp hiệu quả nhất để ngăn ngừa vết nứt như vậy; hơn nữa, để đạt được các đặc tính cơ học tối ưu, cần phải xử lý nhiệt sau mối hàn-. Thép không gỉ Martensitic tạo thành một loại thép không gỉ có đặc tính có thể được điều chỉnh thông qua xử lý nhiệt (cụ thể là làm nguội và ủ); thông thường, chúng được gọi là thép không gỉ "cứng".
Đặc tính này chỉ ra rằng các loại thép như vậy phải đáp ứng hai điều kiện cơ bản: Thứ nhất, sơ đồ pha cân bằng của chúng phải thể hiện vùng pha austenit. Điều này đảm bảo rằng-sau khi gia nhiệt kéo dài trong phạm vi nhiệt độ của vùng này để hòa tan cacbua vào nền thép-quá trình làm nguội tiếp theo sẽ dẫn đến sự hình thành martensite; nói cách khác, thành phần hóa học phải được kiểm soát để nằm trong các trường pha (austenite) hoặc + (austenite-cộng-ferite). Thứ hai, để có thể hình thành lớp màng thụ động có khả năng chống ăn mòn và oxy hóa, hàm lượng crom phải được duy trì ở mức 10,5% trở lên. Dựa trên sự khác biệt về thành phần hợp kim, những vật liệu này có thể được phân loại thành thép không gỉ crom martensitic và thép không gỉ crom martensitic-niken.
Các nguyên tố hợp kim chính trong thép không gỉ crom martensitic là sắt, crom và cacbon. Trong vùng-giàu sắt của biểu đồ pha nhị phân Fe-Cr-đặc biệt khi hàm lượng crom vượt quá 13%-pha gamma ( ) không tồn tại. Do đó, các hợp kim như vậy là hợp kim ferrit-một pha và không thể tạo thành martensite trong bất kỳ chế độ xử lý nhiệt nào. Để khắc phục điều này, các nguyên tố tạo thành austenite-phải được đưa vào hệ thống hợp kim nhị phân Fe{10}}Cr để mở rộng trường pha gamma{11}}. Trong bối cảnh thép không gỉ crom martensitic, carbon (C) và nitơ (N) đóng vai trò là các nguyên tố hiệu quả; việc bổ sung C và N cho phép hợp kim chứa hàm lượng crom cao hơn.
Trong họ thép không gỉ crom martensitic, cacbon (C)-cùng với crom-là một nguyên tố quan trọng và không thể thiếu khác. Thật vậy, thép chịu nhiệt không gỉ crom martensitic-về cơ bản là một loại hợp kim Fe-Cr-C bậc ba. Đương nhiên, các yếu tố khác cũng có mặt; bằng cách tính đến các yếu tố này, cấu trúc vi mô gần đúng của hợp kim có thể được xác định bằng sơ đồ Schaeffler. Thép không gỉ Martensitic chủ yếu bao gồm thép cacbon-thấp hoặc thép cacbon-cao có hàm lượng crom dao động từ 12% đến 18%. Các loại thép không gỉ martensitic được sử dụng rộng rãi ở nhiều quốc gia khác nhau thường thuộc ba loại sau:
1. Thép-cacbon thấp và thép-cacbon trung bình 13% Cr
2. Thép có hàm lượng Cr-carbon cao 18%
3. Thép-cacbon thấp 17% Cr có chứa niken (khoảng 2%)
