Martensiit on metalli struktuur, mis tekib terase kiirel jahutamisel ehk austeniidi karastamisel. Martensiidi faas koosneb süsinikuga üleküllastunud ferriidist.
Martensiidi struktuur tekitab metallis sisepingeid, mille tulemusel muutub metall kulumiskindlamaks ja kõvadus suureneb 500-700 HB-ni (Brinelli skaalal). Martensiit on nimetatud Saksa metallurgi Adolf Martensi järgi.
Martensiit tekib, kui terast kiiresti karastatakse ehk kuumutatakse ja seejärel jahutatakse kiiresti, et austeniit ei jõuaks muutuda pehmemaks struktuuriks, näiteks ferriidiks. Protsessi tulemusena tekib martensiit margitähisega M (martensite).
Jääkausteniidiks nimetatakse seda osa, mis ei muutunud martensiidiks austeniidi karastamise ajal.
Martensiidi kristallstruktuuri aatomid ei paikne kristallstruktuuris enam korrapäraselt, mistõttu aatomkihtide liikumine üksteise suhtes on takistatud. Martensiidi kristallstruktuur muudab terase kõvemaks ja kulumiskindlamaks. Samas on martensiit rabe, eriti siis, kui seda ei ole noolutatud. Martensiidi sisalduse suurenemine muudab terase rabedaks, vähenemine aga plastsemaks. Ebapiisav plastilisus tähendab, et teras võib kergemini praguneda.
Süsiniku sisalduse suurenemisel muutub martensiit kõvemaks ning rabedamaks. Lisaks tekitavad süsiniku aatomid kristallistruktuuris sisepingeid.
Martensiitne teras on laialdaselt kasutatav materjal tänu oma kõvadusele ja kulumiskindlusele. Lisades martensiitse struktuuriga terasele kroomi ja niklit, saadetakse martensiitse roostevaba terase, mis tavaliselt sisaldab 12-17% kroomi ja 0-5% niklit. Nikli lisamine alandab materjali hinda. Martensiitse struktuuriga teraste omadused muudavad nad sobivaks erinevatesse tööstusharudesse ja rakendustesse, näiteks söögiriistad ja köögitarbed, meditsiiniinstrumendid, lennundus- ja autotööstus, tööstuslikud rakendused.