Là loại thép không gỉ có thể điều chỉnh các đặc tính của vật liệu thông qua xử lý nhiệt, thép không gỉ martensitic là loại thép không gỉ có độ cứng. Đặc điểm của thép không gỉ martensitic là độ cứng cao, tính chất cơ học và chống ăn mòn mạnh. Những đặc điểm này xác định rằng thép không gỉ martensitic phải có hai điều kiện cơ bản. Đầu tiên, phải tồn tại vùng pha austenite trong sơ đồ pha cân bằng. Thứ hai, để thép không gỉ martensitic có thể tạo thành màng thụ động có khả năng chống ăn mòn mạnh, thép không gỉ martensitic phải chứa trên 10,5% crom.
Theo sự khác biệt về các thành phần hợp kim trong thép không gỉ martensitic, thép không gỉ martensitic có thể được chia thành thép không gỉ martensitic crom và thép không gỉ martensitic crom-niken. Thép không gỉ crom martensitic có thể được chia thành các loại carbon thấp, carbon trung bình và carbon cao. Thép không gỉ Martensitic có cấu trúc tinh thể tứ giác tập trung vào cơ thể ở trạng thái nguội, có đặc tính sắt từ. Chúng có khả năng chống ăn mòn trong môi trường ăn mòn tương đối yếu. Hàm lượng crom trong thép không gỉ martensitic có thể lên tới 18% và hàm lượng carbon có thể vượt quá 1,2%.
Để tăng cường khả năng chống ăn mòn của thép không gỉ martensitic và độ sắc bén của lưỡi dao làm từ chúng, lượng cacbua dư thừa có thể tồn tại trong cấu trúc vi mô. Có thể bổ sung một lượng nhỏ niobi, silicon, vonfram và vanadi để tối ưu hóa hiệu quả ủ sau khi làm nguội. Thép không gỉ martensitic chứa niken cải thiện khả năng chống ăn mòn của thép không gỉ martensitic crom trong một số môi trường và tăng cường độ dẻo dai. Carbon là nguyên tố quan trọng không thể thiếu trong thép không gỉ martensitic. Nó cho phép hình thành vùng pha giữa các nguyên tố hợp kim nhị phân sắt-crom, điều này cũng ảnh hưởng đến độ cứng của thép không gỉ martensitic ở trạng thái nguội. Các thí nghiệm cho thấy độ cứng của thép không gỉ martensitic carbon 0,1% là khoảng 35 HRC, trong khi thép không gỉ martensitic carbon 0,5% có thể có độ cứng cao hơn 60 HRC. Tuy nhiên, việc tăng thêm hàm lượng carbon sẽ không làm tăng đáng kể độ cứng.
Có 18 loại thép không gỉ martensitic được liệt kê trong tiêu chuẩn trong nước, chủ yếu là loại 13% crom và 17% crom.
Do đặc tính cơ học tuyệt vời, khả năng chống ăn mòn vừa phải và khả năng chịu nhiệt tốt dưới 650°C, thép không gỉ martensitic đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp khác nhau. Thép không gỉ martensitic carbon thấp và trung bình, chẳng hạn như 1G13 và các loại biến đổi của nó, chủ yếu được sử dụng trong tua bin hơi nước, động cơ phản lực, tua bin khí, v.v. Chúng cũng được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp dầu khí và hóa dầu.
Thép carbon cao hơn một chút như 2G13 chủ yếu được sử dụng làm dụng cụ cắt, bộ phận van, bánh răng, ròng rọc, trục công tắc và các bộ phận và thanh cơ khí khác. Thép không gỉ martensitic carbon cao như 9G18Mo được sử dụng làm dụng cụ cắt, vòng bi, dụng cụ phẫu thuật và nha khoa, kéo, lò xo, van, trục, cam, v.v.
Phạm vi nhiệt độ ủ giòn của thép không gỉ martensitic là 425-565°C. Ủ thép ở phạm vi nhiệt độ này có thể làm giảm đáng kể độ bền va đập. Đối với các bộ phận quan trọng có khả năng chống va đập, nên tránh nhiệt độ ủ này và cũng nên tránh ứng dụng trong phạm vi nhiệt độ này.