マルテンサイト系ステンレス鋼
マルテンサイト系ステンレス鋼の耐食性は、比較的弱い腐食環境であれば良好な耐食性を示す。一般的な清浄大気中や清浄水環境下であれば耐食性は十分良い。しかし、一般的にいえば、マルテンサイト系ステンレス鋼の耐食性は他のステンレス鋼よりも低い。ステンレス鋼の耐食性は、一般的にはクロム量が多いほど不働態化しやすくなり耐食性は向上する。一方、炭素はクロム炭化物を作る要因となり、耐食性を良くするためには炭素量を少なくすることが望ましい。マルテンサイト系はマルテンサイト組織を得るために、クロム量を多くしてなおかつ炭素量を少なくすることが難しい。そのため、マルテンサイト系の耐食性は他のステンレス鋼よりもやや劣る。モリブデンを添加して耐食性を向上させたマルテンサイト系の鋼種もある。
また、マルテンサイト系の耐食性の大小は熱処理に依存する。上記のとおり焼入れ後に焼戻しを行って用いられるのが一般的であるが、焼戻しによりクロム炭化物が析出し、母相中の有効なクロムの含有量が低下する。これにより、同程度のクロムを含むフェライト系ステンレス鋼やオーステナイト系ステンレス鋼と比較した場合でも、マルテンサイト系の耐食性は劣る。焼入れ状態でマルテンサイト系の耐食性は最もよく、焼なまし状態で最も劣る。焼戻しをする場合も、高温焼戻し状態よりも低温焼戻し状態の方が耐食性がよい。
機械加工での被削性を向上させるために、硫黄やセレンを添加することがある。ただし、添加された硫黄は硫化マンガン(II)として析出し、孔食が起こりやすくなり耐食性を低下させる。硫黄ほどではないが、セレンの添加も耐食性を低下させる。マルテンサイト系快削鋼を使用する場合は、とくに一般大気中や清浄水中に限るのが望ましいとされる。
一方、炭素の含有を増やすことで高温域でのオーステナイト組織領域が広がる。マルテンサイトを得るために、マルテンサイト系ではクロム含有量を増やすのに応じて炭素含有量を増やす必要がある。マルテンサイト系の炭素含有量は、典型的には 0.1 % から 1 % 程度の範囲である。
クロム 13 %、炭素 0.2 % の組み合わせが、マルテンサイト系ステンレス鋼の基本的な組成とされる。日本工業規格(JIS)の鋼種では、クロム 11.50–13.00 %、炭素 0.15 % 以下のSUS410や、クロム 12.00–14.00 %、炭素 0.26–0.40 % のSUS420J2が代表的鋼種に相当する。これらの鋼種は13%Cr鋼、13Cr鋼、13クロムステンレス鋼、13クロムステンレス、13Cr系などとも総称される。オーステナイト系ステンレス鋼のようにニッケルを主成分として含むステンレス鋼もあるが、マルテンサイト系はニッケルを主成分としては含まない。そのため、ステンレス鋼の主要成分別分類では「クロム系ステンレス鋼」に分類される。マルテンサイト系のおおまかな分類としては、炭素量で分類して、低炭素系、中炭素系、高炭素系と分類することもある。以下の表に工業規格に規定されているマルテンサイト系鋼種の組成の例を示す。