Martenzit, çeliklerin sertlik kazanmasında kilit rol oynayan bir mikroyapı fazıdır. Genellikle çelik, yüksek sıcaklıklarda östenit bölgesine kadar ısıtılır (yaklaşık 800–950°C) ve ardından hızla soğutularak (su, yağ ya da hava ile) östenit fazı martenzite dönüşür. Bu dönüşüm sırasında atomlar düzenli bir yapıya geçemeden kristal kafeste sıkışıp kalır ve ortaya son derece sert, iğnemsi bir yapı çıkar. Martenzitik yapı çeliğe 60 HRC’ye kadar ulaşan yüksek sertlik sağlar. Ancak bu faz aynı zamanda kırılgan bir yapı da barındırdığı için genellikle menevişleme adı verilen bir ısıl işlemle iç gerilmeler azaltılır ve tokluk artırılır. Martenzit dönüşümünde hacim artışı yaşanması, parça içinde çatlak oluşma riskini beraberinde getirebilir; bu nedenle dönüşüm dikkatle yönetilmelidir. Martenzit manyetik bir fazdır ve aşınma direncinin ön planda olduğu takım çelikleri, kırıcı parçalar, kalıplar ya da zırh uygulamaları gibi alanlarda oldukça tercih edilir. Doğru alaşım tasarımı ve kontrollü ısıl işlemle, martenzitik yapılar sayesinde çeliğin mekanik özellikleri ciddi anlamda geliştirilebilir. Özetle çeliğin “sert yüzü” olan martenzit, dayanım isteyen her uygulamada sahneye çıkan güçlü bir aktördür.