Martensitiniai nerūdijantys plienai turi į korpusą orientuotą kubinę kristalų struktūrą, pasižymi įvairiomis savybėmis ir yra naudojami kaip nerūdijantis inžinerinis plienas, nerūdijantis įrankių plienas ir valkšnumui atsparus plienas. Jie yra magnetiniai ir nėra tokie atsparūs korozijai kaip feritinis ir austenitinis nerūdijantis plienas dėl mažo chromo kiekio. Jie skirstomi į keturias kategorijas (kai sutampa):
Fe-Cr-C klasės.Tai buvo pirmosios naudojamos ir iki šiol plačiai naudojamos inžinerijos ir dilimui atsparios programose.
Fe-Cr-Ni-C klasės.Dalis anglies yra pakeičiama nikeliu. Jie pasižymi didesniu tvirtumu ir atsparumu korozijai. EN 1.4303 klasė (Casting grade CA6NM) su 13 procentų Cr ir 4 procentų Ni yra naudojama daugumai Pelton, Kaplan ir Francis turbinų hidroelektrinėse, nes pasižymi geromis liejimo savybėmis, geru suvirinamumu ir atsparumu kavitacinės erozijai.
Kritulių grūdinimo laipsniai.Klasė EN 1.4542 (taip pat žinoma kaip 17/4PH), geriausiai žinoma klasė, apjungia martensitinį kietėjimą ir grūdinimą krituliais. Jis pasižymi dideliu stiprumu ir kietumu, be to, naudojamas aviacijos erdvėje.
Šliaužimui atsparūs laipsniai.Nedideli niobio, vanadžio, boro ir kobalto priedai padidina stiprumą ir atsparumą šliaužimui iki maždaug 650 laipsnių (1 202 laipsnių F).
Martensitiniai nerūdijantys plienai gali būti termiškai apdoroti, kad būtų pagerintos mechaninės savybės. Terminis apdorojimas paprastai susideda iš trijų etapų:
Austenitinimas,kuriame plienas kaitinamas iki 980–1 050 laipsnių (1 800–1 920 laipsnių F) temperatūros, priklausomai nuo rūšies. Gautas austenitas turi į veidą orientuotą kubinę kristalų struktūrą.
Gesinimas.Austenitas paverčiamas martensitu, kietu kūno centre esančia tetragonine kristalų struktūra. Užgesintas martensitas yra labai kietas ir per daug trapus daugeliui pritaikymų. Gali likti šiek tiek austenito likučių.
Grūdinimas.Martensitas kaitinamas iki maždaug 500 laipsnių (932 laipsnių F), palaikoma tokioje temperatūroje, tada aušinamas oru. Aukštesnė grūdinimo temperatūra sumažina takumo ribą ir ribinį atsparumą tempimui, tačiau padidina pailgėjimą ir atsparumą smūgiams.
Kai kurios anglies martensitiniame nerūdijančiame pliene pakeitimas azotu yra neseniai atliktas įvykis.[kada?] Ribotą azoto tirpumą padidina slėginio elektros šlako valymo (PESR) procesas, kurio metu lydymas vyksta esant dideliam azoto slėgiui. Plienas, kuriame yra iki 0,4 procentų azoto, padidino kietumą ir stiprumą bei didesnį atsparumą korozijai. Kadangi PESR yra brangus, naudojant standartinį argono deguonies dekarbonizacijos (AOD) procesą buvo pasiektas mažesnis, bet reikšmingas azoto kiekis.
