Standard martensitiska rostfria stål inkluderar typerna 403, 410, 414, 416, 416(Se), 420, 431, 440A, 440B och 440C. Korrosionsbeständigheten hos dessa stål härleds från deras kromhalt, som sträcker sig från 11,5 % till 18 %. Stål med högre kromhalt kräver i allmänhet en motsvarande högre kolhalt för att säkerställa bildning av martensit vid värmebehandling. De tre ovannämnda rostfria stålen i 440-serien övervägs sällan för tillämpningar som kräver svetsning, och tillsatsmetaller med sammansättningar som matchar 440-serien är inte tillgängliga.
Modifierade versioner av standard martensitiska stål innehåller legeringselement som nickel, molybden och vanadin. Dessa tillsatser tjänar främst till att höja den begränsade tillåtna drifttemperaturen för standardstålen till nivåer som överstiger 1100 K. När dessa element tillsätts ökar också kolhalten; När kolhalten stiger blir problemet med sprickbildning inom den härdade värmepåverkade zonen (HAZ) intill svetsen allvarligare.
Martensitiska rostfria stål kan svetsas i glödgat, härdat eller härdat-och-härdat tillstånd. Oavsett stålets initiala tillstånd resulterar svetsning alltid i bildandet av en härdad martensitisk zon intill svetssträngen. Hårdheten i denna värme-påverkade zon bestäms främst av kolhalten i basmetallen. När hårdheten ökar, minskar segheten, vilket gör detta område mer känsligt för sprickbildning. Förvärmning och kontroll av interpasstemperaturen är de mest effektiva metoderna för att förhindra sådan sprickbildning; för att uppnå optimala mekaniska egenskaper krävs dessutom värmebehandling efter-svetsning. Martensitiska rostfria stål utgör en klass av rostfria stål vars egenskaper kan skräddarsys genom värmebehandling (särskilt härdning och härdning); i vardagsspråk kallas de "härdbara" rostfria stål.
Denna egenskap dikterar att sådana stål måste uppfylla två grundläggande villkor: För det första måste deras jämviktsfasdiagram uppvisa en austenitisk fasregion. Detta säkerställer att-efter långvarig uppvärmning inom temperaturområdet för detta område för att lösa upp karbider i stålmatrisen-kommer efterföljande härdning att resultera i bildning av martensit; med andra ord måste den kemiska sammansättningen kontrolleras för att falla inom fasfälten (austenit) eller + (austenit-plus-ferrit). För det andra, för att möjliggöra bildandet av en passiv film som ger motståndskraft mot korrosion och oxidation, måste kromhalten hållas vid eller över 10,5 %. Baserat på skillnader i legeringselement kan dessa material klassificeras i martensitiska krom rostfria stål och martensitiska krom-nickel rostfria stål.
De primära legeringselementen i martensitiska krom rostfria stål är järn, krom och kol. I den -järnrika regionen av Fe-Cr binärfasdiagrammet-särskilt när kromhalten överstiger 13 %- existerar inte gamma-fasen ( ). Följaktligen är sådana legeringar enfas-ferritiska legeringar och kan inte bilda martensit under någon värmebehandling. För att övervinna detta måste austenit-bildande element introduceras i Fe-Cr binära legeringssystemet för att expandera gamma{11}}fasfältet. I samband med martensitiska krom rostfria stål fungerar kol (C) och kväve (N) som effektiva element; tillsatsen av C och N tillåter legeringen att ta emot högre kromhalter.
Inom familjen av martensitiska krom rostfria stål står kol (C) -vid sidan av krom-som ett annat oumbärligt och kritiskt element. Martensitiskt krom, rostfritt värme-stål är i grunden en klass av ternära Fe-Cr-C-legeringar. Naturligtvis finns även andra element närvarande; genom att ta hänsyn till dessa element kan legeringens ungefärliga mikrostruktur bestämmas med hjälp av Schaeffler-diagrammet. Martensitiska rostfria stål består huvudsakligen av låg-kol eller hög-kolstål med en kromhalt som sträcker sig från 12 % till 18 %. De martensitiska rostfria stålsorterna som används allmänt i olika nationer faller i allmänhet in i följande tre kategorier:
1. Låg-kol och medium-kol 13 % Cr-stål
2. Hög-kol 18 % Cr-stål
3. Lågt-kol 17 % Cr-stål som innehåller nickel (ungefär 2 %)
