Martensitischer Kohlenstoffstahl weist eine martensitische Mikrostruktur auf, die durch schnelles Abkühlen nach der Wärmebehandlung erreicht wird. Dies führt zu erhöhter Härte, jedoch auch zu Sprödigkeit, weshalb oft weitere Behandlungsprozesse notwendig sind, um eine ausgewogene Kombination von Festigkeit und Zähigkeit zu erzielen.