Os aços inoxidáveis martensíticos têm uma estrutura cristalina cúbica de corpo centrado e oferecem uma ampla gama de propriedades e são usados como aços inoxidáveis de engenharia, aços inoxidáveis para ferramentas e aços resistentes à fluência. Eles são magnéticos e não tão resistentes à corrosão quanto os aços inoxidáveis ferríticos e austeníticos devido ao seu baixo teor de cromo. Eles se enquadram em quatro categorias (com alguma sobreposição):
Graus de Fe-Cr-C.Estas foram as primeiras classes usadas e ainda são amplamente utilizadas em aplicações de engenharia e resistentes ao desgaste.
Graus de Fe-Cr-Ni-C.Algum carbono é substituído por níquel. Eles oferecem maior tenacidade e maior resistência à corrosão. O grau EN 1.4303 (grau de fundição CA6NM) com 13% Cr e 4% Ni é usado para a maioria das turbinas Pelton, Kaplan e Francis em usinas hidrelétricas porque possui boas propriedades de fundição, boa soldabilidade e boa resistência à erosão por cavitação.
Graus de endurecimento por precipitação.O grau EN 1.4542 (também conhecido como 17/4PH), o grau mais conhecido, combina endurecimento martensítico e endurecimento por precipitação. Atinge alta resistência e boa tenacidade e é usado na indústria aeroespacial entre outras aplicações.
Graus resistentes à fluência.Pequenas adições de nióbio, vanádio, boro e cobalto aumentam a força e a resistência à fluência até cerca de 650 graus (1.202 graus F).
Os aços inoxidáveis martensíticos podem ser tratados termicamente para proporcionar melhores propriedades mecânicas. O tratamento térmico normalmente envolve três etapas:
Austenitização,em que o aço é aquecido a uma temperatura na faixa de 980-1.050 graus (1.800-1.920 graus F), dependendo do grau. A austenita resultante tem uma estrutura cristalina cúbica de face centrada.
Extinção.A austenita é transformada em martensita, uma estrutura cristalina tetragonal de corpo duro centrada. A martensita temperada é muito dura e muito frágil para a maioria das aplicações. Alguma austenita residual pode permanecer.
Têmpera.A martensita é aquecida a cerca de 500 graus (932 graus F), mantida à temperatura e depois resfriada a ar. Temperaturas de revenimento mais altas diminuem a resistência ao escoamento e a resistência à tração, mas aumentam o alongamento e a resistência ao impacto.
A substituição de algum carbono em aços inoxidáveis martensíticos por nitrogênio é um desenvolvimento recente. [quando?] A solubilidade limitada de nitrogênio é aumentada pelo processo de refino por eletroescória de pressão (PESR), no qual a fusão é realizada sob alta pressão de nitrogênio. Aço contendo até 0,4 por cento de nitrogênio foi alcançado, levando a maior dureza e resistência e maior resistência à corrosão. Como o PESR é caro, teores de nitrogênio mais baixos, mas significativos, foram alcançados usando o processo padrão de descarbonetação de oxigênio por argônio (AOD).
