Da det martensionsstål styrkes af udfældningen af intermetalliske forbindelser genereret af nogle legeringselementer under ældning snarere end af den overmættede opløsning af kulstof- eller karbidudfældning, er kulstoffet i stålet, ligesom svovl og fosfor, et skadeligt urenhedselement. Det kræves, at jo lavere kulstofindholdet er, jo bedre. Generelt bør den ikke overstige {{0}},03 procent (af vigtige formål bør den være mindre end 0,01 procent). De vigtigste legeringselementer i stål er nikkel, kobolt, molybdæn, titanium,
Chrom og mangan kan bruges til delvist at erstatte nikkel og kobolt i maraldrende stål, og wolfram kan også bruges til at erstatte molybdæn eller vanadium kan bruges til at erstatte kobolt i nyligt udviklede koboltfri stål. Silicium er et urenhedselement, og dets indhold må ikke overstige {{0}},1 procent . Aluminium I tilsættes generelt som deoxidationsmiddel i stålfremstilling, og dets restmængde varierer fra 0,05 procent til 0,2 procent. Derudover kan sporstoffer som bor, zirconium, calcium, magnesium og sjældne jordarter bruges til at forbedre nogle egenskaber af stål.
