Metastabile Stähle sind Legierungen, deren Mikrostruktur unter Gebrauchszustand thermodynamisch nicht im globalen Gleichgewicht ist (z.B. austenitisch mit TRIP/TWIP-Effekt). Durch mechanische oder thermische Anregung können martensitische Umwandlungen oder Ausscheidungen stattfinden, was lokale Fließkurven, Dehnverteilung, Rissinitiierung und Ermüdung stark beeinflusst. In der Werkstoffwissenschaft dienen sie zur gezielten Kopplung von Festigkeit, Duktilität und Umformbarkeit.