マルテンサイト
マルテンスにより19世紀末に発見される以前から経験的に利用されており、一時期、マルテンサイトであることが鋼の定義でもあった。日本でもすでに日本刀などの刃先に形成されていたものを科学的に再認識したものであり、現在でも工具鋼を中心にステンレスや構造用鋼にも展開応用がなされている。ここで重要なのが、炭素濃度でマルテンサイトの構造が変わるということである。炭素量 0.6–0.7 wt% 以下でマルテンサイト化に成功した材料は、全ての組織がラスマルテンサイトという組織となるが、それ以上の濃度域ではレンズ状マルテンサイトという組織が形成され、これにより非常に脆くなる。浸炭の不具合などにみられるのも、こういった組織構造に由来する。
焼入れとは、鋼をこの組織へ変態させる作業である。この無拡散変態によって結晶が歪むため、焼入れにより変形が起こる。マルテンサイトが形成されると硬度が向上する一方で靭性が低下するため、さらに焼き戻しを行った上で利用することが多い。評価としては強度は一軸の板状もしくは棒状の引張試験で評価し、靭性はシャルピー衝撃試験、摩擦試験はボールオンディスクやその他試験を行って評価する。
なお、工具鋼などの鉄系マルテンサイトは、かつては硬質磁性材料に使われた。この硬質とは、マルテンサイトの硬さに由来している。