Standard martensittisk rustfritt stål inkluderer typene 403, 410, 414, 416, 416(Se), 420, 431, 440A, 440B og 440C. Korrosjonsbestandigheten til disse stålene er avledet fra deres krominnhold, som varierer fra 11,5 % til 18 %. Stål med høyere krominnhold krever generelt et tilsvarende høyere karboninnhold for å sikre dannelse av martensitt under varmebehandling. De tre nevnte 440-seriene rustfrie stålene vurderes sjelden for applikasjoner som krever sveising, og tilsatsmetaller med sammensetninger som matcher 440-serien er ikke lett tilgjengelige.
Modifiserte versjoner av standard martensittisk stål inneholder legeringselementer som nikkel, molybden og vanadium. Disse tilleggene tjener først og fremst til å heve den begrensede tillatte brukstemperaturen til standardstålene til nivåer som overstiger 1100 K. Når disse elementene tilsettes, øker også karboninnholdet; etter hvert som karboninnholdet øker, blir problemet med sprekker i den herdede varme-påvirkede sonen (HAZ) ved siden av sveisen mer alvorlig.
Martensittisk rustfritt stål kan sveises i glødet, herdet eller herdet-og-herdet tilstand. Uavhengig av stålets opprinnelige tilstand, resulterer sveising alltid i dannelsen av en herdet martensittisk sone ved siden av sveisestrengen. Hardheten til denne- varmepåvirkede sonen bestemmes først og fremst av karboninnholdet i basismetallet. Når hardheten øker, reduseres seigheten, noe som gjør dette området mer utsatt for sprekker. Forvarming og kontroll av interpass-temperaturen er de mest effektive metodene for å forhindre slik sprekkdannelse; for å oppnå optimale mekaniske egenskaper kreves dessuten varmebehandling etter-sveising. Martensittisk rustfritt stål utgjør en klasse av rustfritt stål hvis egenskaper kan skreddersys gjennom varmebehandling (spesifikt bråkjøling og herding); i daglig tale omtales de som "herdbare" rustfrie stål.
Denne egenskapen tilsier at slike stål må tilfredsstille to grunnleggende betingelser: For det første må deres likevektsfasediagrammer vise et austenittisk faseområde. Dette sikrer at-etter langvarig oppvarming innenfor temperaturområdet til dette området for å løse opp karbider i stålmatrisen-vil etterfølgende bråkjøling resultere i dannelse av martensitt; med andre ord, den kjemiske sammensetningen må kontrolleres for å falle innenfor fasefeltene (austenitt) eller + (austenitt-pluss-ferritt). For det andre, for å muliggjøre dannelsen av en passiv film som gir motstand mot korrosjon og oksidasjon, må krominnholdet holdes på eller over 10,5 %. Basert på forskjeller i legeringselementer, kan disse materialene klassifiseres i martensittisk krom rustfritt stål og martensittisk krom-nikkel rustfritt stål.
De primære legeringselementene i martensittisk krom rustfritt stål er jern, krom og karbon. I det jern-rike området av Fe-Cr binærfasediagrammet-spesifikt når krominnholdet overstiger 13 %- eksisterer ikke gamma-fasen ( ). Følgelig er slike legeringer en--ferritiske legeringer og kan ikke danne martensitt under noe varmebehandlingsregime. For å overvinne dette må austenittdannende-elementer introduseres i Fe-Cr binærlegeringssystemet for å utvide gamma{11}}fasefeltet. I sammenheng med martensittisk krom rustfritt stål, tjener karbon (C) og nitrogen (N) som effektive elementer; tilsetningen av C og N gjør at legeringen kan romme høyere krominnhold.
Innenfor familien av martensittisk krom rustfritt stål står karbon (C) -ved siden av krom-som et annet uunnværlig og kritisk element. Faktisk er martensittisk krom rustfritt varme-stål i bunn og grunn en klasse av ternære Fe-Cr-C-legeringer. Naturligvis er også andre elementer tilstede; ved å ta hensyn til disse elementene, kan den omtrentlige mikrostrukturen til legeringen bestemmes ved hjelp av Schaeffler-diagrammet. Martensittiske rustfrie stål består hovedsakelig av lav-karbon- eller høy-karbonstål med et krominnhold som varierer fra 12 % til 18 %. De martensittiske rustfrie stålkvalitetene som er mye brukt i forskjellige nasjoner, faller generelt inn i følgende tre kategorier:
1. Lav-karbon og middels-karbon 13 % Cr-stål
2. Høy-karbon 18 % Cr-stål
3. Lav-karbon 17 % Cr-stål som inneholder nikkel (omtrent 2 %)
