马氏体不锈钢的主要合金元素是铁、铬和碳。如铬元素大于13%时，不存在Y相，此类合金为单相铁索体合金，在任何热处理制度下也不能产生马氏体，为此在内Fe-Cr二元合金中加入奥氏体形成元素，以扩大Y相区，对于马氏体铬不锈钢来说，C、N是有效元素，C、N元素添加使得合金允许更高的铬含量。在马氏体铬不锈钢中，除铬外，C是另一个重要的必备元素，事实上，马氏体铬不锈耐热钢是种铁、铬、碳三元合金。

马氏体不锈钢主要为铬含量在12%-18%范围内的低碳或高碳钢。各国广泛应用的马氏体不锈钢钢种有三类，低碳及中碳13%Cr钢、高碳的18%Cr钢、低碳含镍（约2%）的17%Cr钢。这种不锈钢有高强度和耐蚀性，能被用来制造机器零件如蒸汽涡轮的叶片、蒸汽装备的轴和拉杆，还可以制成在腐蚀介质中工作的零件如活门、螺栓等。另外碳元素含量较高的一些材质也能被用来生产医疗器械、餐刀、测量用具、弹簧等。马氏体不锈钢与调制钢一样，可以使用淬火、回火及退火处理。其力学性质与调制钢也相似，当硬度升高时，抗拉强度及屈服强度升高，而伸长率、截面收缩率及冲击功则随着降低。

马氏体就是以人命命名的，马氏体的“马”指的就是阿道夫夫马滕斯。他是一位德国的冶金学家。他早年作为一名工程师从事铁路桥梁的建设工作，并接触到了正在兴起的材料检验方法。于是他用自制的显微镜观察铁的合金组织，并在1878年发表了《铁的显微镜研究》，阐述金属断口形态以及其抛光和酸浸后的金相组织。他观察到生铁在冷却和结晶过程中的组织排列很有规则，并预言显微镜研究必将成为有用的分析方法之一。他还曾经担任了柏林皇家大学附属机械工艺研究所所长，也就是柏林皇家材料试验的前身，他在那里建立了流的金相试验室。1895年材料试验学会成立，他担任了副主席一职。直到现在，在德国依然有一个声望颇高的奖项以他的名字命名。

标准的马氏体不锈钢多为400系，如403、410、414、416、420、431、440A、440B还有440C等，这些不锈钢的耐腐蚀性是由铬元素提供，铬元素含量从11.5%-18%，不过铬含量越高的不锈钢就越高的碳含量，才能保证在热处理过程中形成马氏体组织，但刚才讲到的三种440型不锈钢却不怎么会被用在有焊接加工需求的应用方面，并且440不锈钢因为成份的原因还不易获得熔填金属。

要想改良标准马氏体不锈钢，可以添加比如镍、钼、钒等合金元素，这通常是用来将标准马氏体不锈钢受限的允许工作温度提升到高于1100K，不过在加入这些元素时，碳含量也要增加，而随着碳含量的增加，在焊接物的硬化热影响区中避免龟裂的问题就会更加严重。

马氏体不锈钢可以在退火、硬化和硬化与回火的状态下焊接，无论不锈钢的原先状态如何，经过焊接后都能会在接近焊道处产生一道硬化的马氏体区，热影响区的硬度一般是取决于母材不锈钢的碳元素含量，每当不锈钢的硬度增加时，其韧性减少，另外这一区域还比较容易形成龟裂、预热和控制层间温度，这是避免龟裂的有效方法，而为也获得好的性质，需焊后热处理。

马氏体不锈钢是一种可以经过热处理（淬火、回火）来调整性能的不锈钢，也可以说是一类能硬化的不锈钢。这种特性决定了马氏体不锈钢一定要有两个基本条件：首先是在平衡相图中一定要存在奥氏体相区，在该区域温度范围内进行长时间加热，使碳化物固溶到钢中之后，进行淬火形成马氏体，也就是化学成分控制在Y或y +a相区，二是要使合金形成耐腐蚀和氧化的钝化膜，铬含量在10. 5%以上。按合金元素的差别，可分为马氏体铬不锈钢和马氏体铬镍不锈钢。