Οι τυπικοί μαρτενσιτικοί ανοξείδωτοι χάλυβες περιλαμβάνουν τους τύπους 403, 410, 414, 416, 416(Se), 420, 431, 440A, 440B και 440C. Η αντοχή στη διάβρωση αυτών των χάλυβων προέρχεται από την περιεκτικότητά τους σε χρώμιο, η οποία κυμαίνεται από 11,5% έως 18%. Οι χάλυβες με υψηλότερη περιεκτικότητα σε χρώμιο απαιτούν γενικά μια αντίστοιχα υψηλότερη περιεκτικότητα σε άνθρακα για να διασφαλιστεί ο σχηματισμός μαρτενσίτη κατά τη θερμική επεξεργασία. Οι τρεις προαναφερθέντες ανοξείδωτοι χάλυβες της σειράς 440 σπάνια λαμβάνονται υπόψη για εφαρμογές που απαιτούν συγκόλληση και τα μέταλλα πλήρωσης με συνθέσεις που ταιριάζουν με τη σειρά 440 δεν είναι άμεσα διαθέσιμα.
Οι τροποποιημένες εκδόσεις των τυπικών μαρτενσιτικών χάλυβων ενσωματώνουν στοιχεία κράματος όπως νικέλιο, μολυβδαίνιο και βανάδιο. Αυτές οι προσθήκες χρησιμεύουν κυρίως για την αύξηση της περιορισμένης επιτρεπόμενης θερμοκρασίας λειτουργίας των τυπικών χάλυβων σε επίπεδα άνω των 1100 K. Όταν προστίθενται αυτά τα στοιχεία, αυξάνεται επίσης η περιεκτικότητα σε άνθρακα. καθώς αυξάνεται η περιεκτικότητα σε άνθρακα, το πρόβλημα της ρωγμής εντός της σκληρυμένης θερμότητας-επηρεαζόμενης ζώνης (HAZ) δίπλα στη συγκόλληση γίνεται πιο σοβαρό.
Οι μαρτενσιτικοί ανοξείδωτοι χάλυβες μπορούν να συγκολληθούν σε κατάσταση ανόπτησης, σκληρύνσεως ή σκληρύνσεως-και-σκληρυνόμενης. Ανεξάρτητα από την αρχική κατάσταση του χάλυβα, η συγκόλληση οδηγεί πάντα στο σχηματισμό μιας σκληρυμένης μαρτενσιτικής ζώνης δίπλα στο σφαιρίδιο συγκόλλησης. Η σκληρότητα αυτής της ζώνης που επηρεάζεται από τη θερμότητα-καθορίζεται κυρίως από την περιεκτικότητα σε άνθρακα του βασικού μετάλλου. Καθώς αυξάνεται η σκληρότητα, η σκληρότητα μειώνεται, καθιστώντας αυτή την περιοχή πιο ευαίσθητη σε ρωγμές. Η προθέρμανση και ο έλεγχος της θερμοκρασίας ενδιάμεσης διέλευσης είναι οι πιο αποτελεσματικές μέθοδοι για την πρόληψη τέτοιων ρωγμών. Επιπλέον, για να επιτευχθούν οι βέλτιστες μηχανικές ιδιότητες, απαιτείται θερμική επεξεργασία μετά-συγκόλλησης. Οι μαρτενσιτικοί ανοξείδωτοι χάλυβες αποτελούν μια κατηγορία ανοξείδωτων χάλυβων των οποίων οι ιδιότητες μπορούν να προσαρμοστούν μέσω θερμικής επεξεργασίας (συγκεκριμένα, σβέση και σκλήρυνση). στην καθομιλουμένη, αναφέρονται ως «σκληρυνόμενοι» ανοξείδωτοι χάλυβες.
Αυτό το χαρακτηριστικό υπαγορεύει ότι τέτοιοι χάλυβες πρέπει να πληρούν δύο θεμελιώδεις προϋποθέσεις: Πρώτον, τα διαγράμματα φάσης ισορροπίας τους πρέπει να παρουσιάζουν μια περιοχή ωστενιτικής φάσης. Αυτό διασφαλίζει ότι-μετά από παρατεταμένη θέρμανση εντός του εύρους θερμοκρασιών αυτής της περιοχής για τη διάλυση των καρβιδίων στη μήτρα του χάλυβα-το επακόλουθο σβήσιμο θα έχει ως αποτέλεσμα το σχηματισμό μαρτενσίτη. Με άλλα λόγια, η χημική σύνθεση πρέπει να ελέγχεται ώστε να εμπίπτει στα πεδία φάσης (ωστενίτης) ή + (ωστενίτης-συν-φερρίτης). Δεύτερον, για να καταστεί δυνατός ο σχηματισμός μιας παθητικής μεμβράνης που παρέχει αντίσταση στη διάβρωση και την οξείδωση, η περιεκτικότητα σε χρώμιο πρέπει να διατηρείται στο ή πάνω από 10,5%. Με βάση τις διαφορές στα στοιχεία κράματος, αυτά τα υλικά μπορούν να ταξινομηθούν σε ανοξείδωτους χάλυβες μαρτενσιτικού χρωμίου και σε ανοξείδωτους χάλυβες μαρτενσιτικού χρωμίου-νικελίου.
Τα κύρια στοιχεία κράματος στους ανοξείδωτους χάλυβες μαρτενσιτικού χρωμίου είναι ο σίδηρος, το χρώμιο και ο άνθρακας. Στην-περιοχή πλούσια σε σίδηρο του διαγράμματος δυαδικής φάσης Fe-Cr-συγκεκριμένα όταν η περιεκτικότητα σε χρώμιο υπερβαίνει το 13%-δεν υπάρχει η φάση γάμμα ( ). Κατά συνέπεια, τέτοια κράματα είναι μονοφασικά φερριτικά κράματα και δεν μπορούν να σχηματίσουν μαρτενσίτη υπό κανένα καθεστώς θερμικής επεξεργασίας. Για να ξεπεραστεί αυτό, τα στοιχεία σχηματισμού ωστενίτη-πρέπει να εισαχθούν στο σύστημα δυαδικού κράματος Fe{10}}Cr για να επεκταθεί το πεδίο γάμμα-φάσης. Στο πλαίσιο των ανοξείδωτων χάλυβων μαρτενσιτικού χρωμίου, ο άνθρακας (C) και το άζωτο (N) χρησιμεύουν ως αποτελεσματικά στοιχεία. Η προσθήκη C και N επιτρέπει στο κράμα να φιλοξενήσει υψηλότερη περιεκτικότητα σε χρώμιο.
Στην οικογένεια των ανοξείδωτων χάλυβων μαρτενσιτικού χρωμίου, ο άνθρακας (C) βρίσκεται-παράλληλα με το χρώμιο-ως ένα άλλο απαραίτητο και κρίσιμο στοιχείο. Πράγματι, οι ανθεκτικοί στη θερμότητα χάλυβες από ανοξείδωτο μαρτενσιτικό χρώμιο-είναι βασικά μια κατηγορία τριαδικών κραμάτων Fe-Cr-C. Φυσικά, υπάρχουν και άλλα στοιχεία. Λαμβάνοντας υπόψη αυτά τα στοιχεία, η κατά προσέγγιση μικροδομή του κράματος μπορεί να προσδιοριστεί χρησιμοποιώντας το διάγραμμα Schaeffler. Οι μαρτενσιτικοί ανοξείδωτοι χάλυβες αποτελούνται κυρίως από χάλυβες χαμηλού-άνθρακα ή-με περιεκτικότητα σε χρώμιο που κυμαίνεται από 12% έως 18%. Οι ποιότητες μαρτενσιτικού ανοξείδωτου χάλυβα που χρησιμοποιούνται ευρέως σε διάφορα έθνη γενικά εμπίπτουν στις ακόλουθες τρεις κατηγορίες:
1. Χάλυβες χαμηλών-και μεσαίων-άνθρακα 13% Cr
2. Χάλυβες υψηλής-άνθρακα 18% Cr
3. Χάλυβες χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα 17% Cr που περιέχουν νικέλιο (περίπου 2%)
