不锈钢的耐腐蚀性主要是因含有12％以上的铬，并在钢的表面形成氧化（或钝化）膜所致。铁-铬二元相图则是不锈钢的基础（图1-2-1）。铬具有体心立方晶格结构，与α-Fe属于同一晶型，点阵常数也接近，相互形成连续固溶体。在图1-2-1 831℃至1394℃的温度范围内，靠近纯铁一边，存在一个被封闭的y相区（或称为高温奥氏体稳定区域。所谓奥氏体，指铁和其它元素形成的面心立方晶格结构的固溶体。通常对一般钢是指碳和其它元素在y-Fe中的间隙固溶体）。在同广阔（直至纯铬）的α相（铁素体）区之间，存在一个窄的a和y双相区域。
马氏体不锈钢属于既具有基本的耐蚀性，又能通过热处理进行强化的不锈钢。主要强化机理是奥氏体经淬火转变为马氏体组织。属相变硬化。所谓马氏体是指奥氏体通过无扩散型相变而转变成的亚稳定相（具有铁磁性，其硬度或强度主要由过饱和的碳含量决定）。随钢的成分和热处理方法不同，有的还存在少量残余奥氏体、铁素体或珠光体。
为获得马氏体组织，一个基本的先决条件，就是在相图中必须存在有奥氏体（y相）的区域才有可能。对于无碳Fe-Cr二元合金平衡相图而言，铬含量大于12％时，在所有温度条件下均不存在奥氏体组织。而12％的铬含量，一般是保证不锈钢具有起码的耐蚀性能所必需的最低含量。为克服上述矛盾，只有加入能改变相图扩大γ相区的元素，主要是碳等，才能实现上述先决条件。
随着碳含量的增加，y相区边界逐渐向高铬方向扩展。Cr13型不锈钢是不锈钢发展最早的铬系基础钢种。含碳很低的0Cr13钢仍属于铁素体型不锈钢。1Cr13钢（约含0.1％C），因还有铁素体相（即淬火后组织由马氏体和铁素体组成），属半马氏体型；含碳量为0.2～0.4％时，如2～4Cr13钢则为马氏体组织。
鉴于碳对钢的组织与性能的重大影响，马氏体（铬）不锈钢习惯上可按碳含量（相对比较）大体分为三类即低碳类（＜0.15％C）、中碳类（0.2～0.4％C）和高碳类（0.6～1.0％C）。如1Cr13钢属于马氏体不锈钢的低碳类。
马氏体不锈钢的强度主要取决于碳。随着碳含量的增加，其强度、硬度和耐磨性显著提高，而冷塑性、韧性及耐蚀性则下降。为改善耐蚀性能，可提高铬含量，但受如下因素制约：因为铬属于稳定铁素体和缩小（封闭）奥氏体y相区的元素，并阻碍从奥氏体化温度冷却时奥氏体向马氏体的转变，所以提高铬含量时，还需相应提高碳含量来扩大y相区，才能获得马氏体组织；当碳含量达0.6％时，纯（单一）奥氏体y相区最高铬含量向右移动至最大值，可达18％左右。继续增加过多的碳，因形成碳化物等不再扩大y相区，但能提高耐磨性。因此，马氏体不锈钢一般含铬量在12～18％之间，含碳量较高，在0.1～1.0％范围内。
另一类（或第四类）为加有少量镍的马氏体不锈钢。镍属于稳定奥氏体和扩大（开启）y相区的元素。加入2％Ni时就有明显效果。这样可以用镍代碳，如通常使用的1Cr17Ni2高铬马氏体不锈钢。因低碳、高铬并加镍，比一般马氏体不锈钢具有更好的耐蚀性能和强度与韧性的配合。
马氏体不锈钢的热处理对力学性能和耐蚀性能等有重要影响。因此，根据不同的使用要求，应选定相应适宜的热处理工艺制度。通常包括：在高温奥氏体化温度区间保温，淬火形成马氏体，在高温淬火后，因存在内应力大和脆化等问题，还必须进行回火得到回火马氏体，才能保证实用的综合性能。回火处理分为高温回火（600～750℃范围，以改善和调整强度与韧性配合等综合力学性能为目的）和低温回火（低于400℃，以消除应力而又不引起组织有明显变化为目的）两种。因马氏体不锈钢在约400～600℃左右范围内回火，引起冲击韧性的降低。同时由于析出铬碳化物造成耐蚀性下降。故一般应避免在此温度范围内回火。从耐蚀性角度看，采用低碳钢和低温回火更有利。含碳高的比低碳马氏体不锈钢对回火脆性更敏感，冷加工成形性和可焊性更差（因此必须焊前预热和焊后热处理，甚至不作焊接件等）。总之，如对强度硬度要求不高时，应尽量采用低碳马氏体不锈钢。
马氏体不锈钢耐蚀性一般不如铁素体型、更不如奥氏体不锈钢。不适用于强腐蚀介质条件，不耐晶间腐蚀、点蚀和应力腐蚀等。但比铁素体和奥氏体两类不锈钢优越之处，在于可以通过热处理强化。主要适用于对强度、硬度、耐磨性等要求较高并兼有一定耐蚀性的零部件等。马氏体不锈钢热加工容易。除低碳钢外，一般冷塑性、韧性不良；因可在空气中淬硬，可焊性差。一般不宜作焊接件使用。有些牌号还可作为耐热钢使用，如1Cr13等。
