Os aços inoxidáveis martensíticos padrão incluem os tipos 403, 410, 414, 416, 416 (Se), 420, 431, 440A, 440B e 440C. A resistência à corrosão desses aços é derivada do seu teor de cromo, que varia de 11,5% a 18%. Aços com maior teor de cromo geralmente requerem um teor de carbono correspondentemente maior para garantir a formação de martensita durante o tratamento térmico. Os três aços inoxidáveis da série 440 mencionados acima raramente são considerados para aplicações que exigem soldagem, e metais de adição com composições correspondentes à série 440 não estão prontamente disponíveis.
Versões modificadas de aços martensíticos padrão incorporam elementos de liga como níquel, molibdênio e vanádio. Estas adições servem principalmente para aumentar a temperatura de serviço permitida limitada dos aços padrão para níveis superiores a 1100 K. Quando estes elementos são adicionados, o teor de carbono também aumenta; à medida que o teor de carbono aumenta, o problema de trincas na zona-afetada pelo calor (HAZ) endurecida adjacente à solda se torna mais grave.
Os aços inoxidáveis martensíticos podem ser soldados nos estados recozido, endurecido ou endurecido-e-revenido. Independentemente da condição inicial do aço, a soldagem resulta invariavelmente na formação de uma zona martensítica endurecida adjacente ao cordão de solda. A dureza desta zona-afetada pelo calor é determinada principalmente pelo teor de carbono do metal base. À medida que a dureza aumenta, a tenacidade diminui, tornando esta região mais suscetível a fissuras. O pré-aquecimento e o controle da temperatura entre passes são os métodos mais eficazes para prevenir tais fissuras; além disso, para obter propriedades mecânicas ideais, é necessário um tratamento térmico pós{7}}soldagem. Os aços inoxidáveis martensíticos constituem uma classe de aços inoxidáveis cujas propriedades podem ser adaptadas através de tratamento térmico (especificamente, têmpera e revenido); coloquialmente, eles são chamados de aços inoxidáveis "endurecidos".
Esta característica determina que tais aços devem satisfazer duas condições fundamentais: Primeiro, seus diagramas de fases de equilíbrio devem apresentar uma região de fase austenítica. Isso garante que-após aquecimento prolongado dentro da faixa de temperatura desta região para dissolver carbonetos na matriz de aço-a têmpera subsequente resultará na formação de martensita; em outras palavras, a composição química deve ser controlada para cair dentro dos campos de fase (austenita) ou + (austenita-mais-ferrita). Em segundo lugar, para permitir a formação de uma película passiva que proporcione resistência à corrosão e à oxidação, o teor de cromo deve ser mantido igual ou superior a 10,5%. Com base nas diferenças nos elementos de liga, esses materiais podem ser classificados em aços inoxidáveis martensíticos com cromo e aços inoxidáveis martensíticos com cromo-níquel.
Os principais elementos de liga nos aços inoxidáveis martensíticos ao cromo são ferro, cromo e carbono. Na região-rica em ferro do diagrama de fase binária Fe-Cr-especificamente quando o conteúdo de cromo excede 13%-a fase gama ( ) não existe. Consequentemente, tais ligas são ligas ferríticas monofásicas e não podem formar martensita sob qualquer regime de tratamento térmico. Para superar isso, elementos formadores de austenita-devem ser introduzidos no sistema de liga binária Fe-Cr para expandir o campo de fase-gama. No contexto dos aços inoxidáveis martensíticos ao cromo, o carbono (C) e o nitrogênio (N) servem como elementos eficazes; a adição de C e N permite que a liga acomode maiores teores de cromo.
Dentro da família dos aços inoxidáveis martensíticos com cromo, o carbono (C) está-ao lado do cromo-como outro elemento indispensável e crítico. Na verdade, os aços inoxidáveis martensíticos com cromo-resistentes ao calor são fundamentalmente uma classe de ligas ternárias de Fe-Cr-C. Naturalmente, outros elementos também estão presentes; levando em consideração esses elementos, a microestrutura aproximada da liga pode ser determinada usando o diagrama de Schaeffler. Os aços inoxidáveis martensíticos consistem principalmente em aços de baixo-carbono ou alto-carbono com um teor de cromo variando de 12% a 18%. Os tipos de aço inoxidável martensítico amplamente utilizados em vários países geralmente se enquadram nas três categorias a seguir:
1. Aços de baixo-carbono e médio-carbono 13% Cr
2. Aços de alto-carbono 18% Cr
3. Aços de baixo-carbono 17% Cr contendo níquel (aproximadamente 2%)
