Martempering är en metallurgisk produktionsprocess avsedd att kontrollera martensitegenskaper i stål och legeringar. Martensit är ett av de kristallina tillstånden som induceras i metaller genom termisk manipulation och en som gör metallen exceptionellt hård. Metaller som består av exklusiva martensitstrukturer är ofta för hårda och spröda och kräver en minskning av martensitegenskaperna till användbara nivåer. Martensitprocessen används för att manipulera martensitnivåer och består av uppvärmning och en sekventiell serie av kylningscykler som gradvis minskar omfattningen av martensitegenskaper i metallen. Det är fördelaktigt att börja processen med en hög nivå av martensitbildning och att minska nivån gradvis eftersom processen minimerar förvrängning och sprickbildning av metallen.
Järn och dess legeringar upplever en mängd olika kristallina strukturförändringar när de värms upp. Dessa tillståndsförändringar uppnås genom att kontrollera temperaturen till vilken metallen värms upp och dess kylningshastighet. Dessa kristallina tillstånd inkluderar austenit, martensit, perlit och bainit; var och en har särskilda arbetsegenskaper. Martensit är ett kristallint tillstånd som kännetecknas av extrem hårdhet som, även om det är en önskvärd egenskap, i allmänhet åtföljs av sprödhet, förvrängning och benägenhet att spricka. För att kompensera dessa negativa faktorer samtidigt som en viss grad av den latenta hårdheten hos martensit bibehålls, tillämpas martemperingsprocessen för att manipulera metallens kristallina struktur.
Martemperingsprocessen bygger på det faktum att återuppvärmning av martensit till över dess bildningspunkt förstör dess struktur. Temperering av martensit innebär att en ren, komplett martensitstruktur värms upp och kyls eller släcks i steg tills den önskade hårdhetsgraden uppnås. Med andra ord förstör processen martensitstrukturen gradvis, och undviker därigenom sprödhet och förvrängning samtidigt som en del av den ursprungliga hårdheten bibehålls. Att få balansen korrekt är ofta svårt eftersom för lite eller för mycket härdning gör att metallen blir spröd eller mjuk och skulle kräva att hela processen upprepas.
Temperering av martensit utförs vanligtvis i salt-, bly- eller oljebad vid temperaturer på 400° till 500°F (200°–260°C). När delen har nått badtemperaturen får den svalna till rumstemperatur. I vilken utsträckning delen värms upp avgör sedan hur mycket av den ursprungliga martensitstrukturen som bibehålls. Uppvärmningstiderna för uppvärmning varierar beroende på delens storlek och är i de flesta fall bara så lång tid som det tar för delen att nå badtemperatur.