Martensita
É formada quando ligas ferro - carbono austenitizadas são resfriadas rapidamente ( como no tratamento térmico de têmpera). É uma estrutura monofásica(TCC),tetragonal de corpo centrado, porque se encontra em equilíbrio, resultante de uma transformação sem difusão da austenita. A dureza da martensita depende do teor de carbono e dos elementos de liga do aço, sendo que um maior teor de carbono resultará em uma martensita de maior dureza. Os elementos de liga presentes em um determinado tipo de aço, determinam sua temperabilidade, ou seja, qual a velocidade de resfriamento necessária, a partir da temperatura de austenitização, para que toda a austenita se transforme em martensita. Maiores teores de elementos de certos liga resultam em maior temperabilidade. A martensita, no estado pós têmpera, praticamente nunca é utilizada, sendo necessária a aplicação de um tratamento térmico posterior a têmpera. Este tratamento térmico, denominado revenimento, tem como objetivos aliviar as tensões geradas pela formação da martensita, além de reduzir sua dureza, para os valores especificados pelo projeto. Portanto, como resultado do tratamento térmico de têmpera, espera-se a formação de uma microestrutura totalmente martensítica, com a maior dureza que possa ser atingida pelo aço tratado. Depois, no revenimento, em função do tempo de tratamento e da temperatura, atinge-se a dureza desejada.
Se a austenita se transforma abaixo de aproximadamente 220°C, a difusão e, conseqüentemente, a formação de mistura ferrita-cementita, ocorrem tão lentamente que um novo tipo de transformação de fase é favorecido. A austenita transforma-se quase instantaneamente numa nova fase, altamente distorcida, chamada martensita. A transformação em martensita não ocorre por difusão, mas por um cisalhamento e uma expansão