يختلف التركيب الدقيق لدرجات الفولاذ المقاوم للصدأ Martensitic. ولكن عادة ما يحتوي الفولاذ المقاوم للصدأ على الكربون. قد تحتوي أيضًا على كميات صغيرة من السيليكون والموليبدينوم والفوسفور. كانت عينات Brearley الأولية من الفولاذ المقاوم للصدأ مارتينسيت. هذه السبائك مغناطيسية وعادة ما يتم تشكيلها في الحالة الملدنة ، ويتم معالجتها بالحرارة بعد ذلك. الكروم هو عنصر السبائك الرئيسي في الفولاذ المقاوم للصدأ مارتينسيت ، يحمل مقاومة تآكل معتدلة لمادة ذات قوة وصلابة عالية بطبيعتها.

عادة ، يتم إضافة تركيزات النيكل كعنصر استقرار للتأكد من أن الفولاذ المارتينسيتي يحتفظ بخصائص المتانة أثناء المعالجة الحرارية ، مما يسمح بتصنيع عدد من أنواع المكونات. الدرجات الحديدية ، فهي ليست في ارتفاع الطلب. رغم ذلك ، غالبًا ما يلعبون دورًا كبيرًا وغالبًا ما يكون غير مرئي في البنية التحتية الحديثة. تعتمد القوة التي تكتسبها المعالجة الحرارية على محتوى الكربون في السبيكة. تزيد زيادة محتوى الكربون من الصلابة والقوة المحتملة ولكنها تقلل من المتانة والليونة. درجات الكربون الأعلى قادرة على المعالجة الحرارية لصلابة تصل إلى 60 HRC.

في الظروف المعالجة بالحرارة والصلابة والمقاومة للتآكل يتم تحقيق مقاومة التآكل المثلى. تم إنشاء درجات مارتينسيت أخرى بإضافات النيكل والنيتروجين ولكنها تمتلك مستويات كربون أقل من الدرجات التقليدية. لقد حسّن هذا الفولاذ من قابلية اللحام والمتانة ومقاومة التآكل. يشبه الفولاذ المقاوم للصدأ المقاوم للصدأ الكثير من الفولاذ منخفض السبائك حيث يكون الكربون هو العنصر الرئيسي. عادة ، يتحول الفولاذ من الفريت إلى حالة الأوستينيت عند تسخينه. يعود الفولاذ إلى الفريت عند التبريد البطيء. ومع ذلك ، تصبح ذرات الكربون محاصرة في مصفوفة ذرية مشوهة إلى حد ما مع التبريد السريع من خلال التبريد في الماء أو الزيت. يُعرف هذا باسم رباعي الزوايا محوره الجسم.

ينتج عن تشويه المصفوفة الذرية بنية مارتينسيت صلبة. لاحظ أدولف مارتينز لأول مرة البنية المجهرية الرباعية الزوايا التي تتمحور حول الجسم في عام 1890. وكلما ارتفع مستوى الكربون ، كان المارتينسيت أكثر صلابة. يعتبر الفولاذ المارتنزيتي عديم الفائدة تقريبًا في حالة التبريد والتهدئة ، حيث لا يتمتع بمتانة تأثير كافية ، فهو هش وغير مناسب للتطبيقات الهندسية ، والمعالجة الأكثر شيوعًا بعد التسقية هي المعالجة الحرارية بالتلطيف والتبريد. هذا يتطلب تسخين الفولاذ لدرجة حرارة بين. تحدد درجة الحرارة وطول الوقت عند درجة الحرارة الخصائص النهائية للفولاذ. يضفي التقسية مزيجًا من المرونة والقوة. يمكن أيضًا اختبار الفولاذ المرتنزيتي المقاوم للصدأ بطريقة غير مدمرة باستخدام طريقة فحص الجسيمات المغناطيسية ، على عكس الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ.