马氏体不锈钢牌号的确切成分各不相同。但通常不锈钢会含有碳。它也可能有少量的硅，钼，和磷。布雷利的最初的不锈钢样品是马氏体。这些合金是有磁性的，通常在退火状态下形成，之后再进行热处理。铬是马氏体不锈钢的主要合金元素，将适度的耐腐蚀性带到具有固有的高强度和硬度的材料中。

通常情况下，镍的浓度被添加为稳定元素，以确保马氏体钢在热处理过程中保持其韧性的特性，这使得一些组件类型的制造。马氏体不锈钢经常被遗忘，也许是因为与奥氏体和铁素体等级相比，他们的需求并不高。虽然，他们往往发挥了巨大的，往往是看不见的作用在现代基础设施。通过热处理获得的强度取决于合金的碳含量。增加碳含量可以提高潜在的硬度和强度，但会降低韧性和延展性。高碳等级能够被热处理到硬度高达60 HRC。

在热处理、硬化和回火的条件下，可以达到最佳的耐腐蚀性。其他马氏体牌号已被创建，添加了镍和氮，但拥有比传统牌号更低的碳含量。这些钢具有更好的可焊性、韧性和耐腐蚀性。马氏体不锈钢类似于很多低合金钢，碳是主要元素。通常情况下，钢在加热时从铁素体状态转变为奥氏体状态。钢在缓慢冷却时又恢复到铁素体状态。然而，在通过水或油淬火快速冷却时，碳原子会被困在一个有点扭曲的原子矩阵中。这就是所谓的体心四角形。

原子矩阵的扭曲导致了硬马氏体结构。阿道夫-马腾斯在1890年首次观察到体心四边形马氏体的微观结构。碳含量越高，马氏体的硬度越大。马氏体钢在未经淬火和回火的状态下几乎没有用处，因为它们没有足够的冲击韧性，它们很脆，不适合工程应用。淬火后最常见的处理是回火淬火热处理。这需要将钢加热到一个介于...之间的温度。温度和温度下的时间长度决定了钢的最终属性。回火赋予了弹性和强度的结合。马氏体不锈钢也可以用磁粉检查法进行非破坏性的测试，与奥氏体不锈钢不同。