Dodavanje ugljika tijekom faze formiranja AR čelika povećava njegovu žilavost i tvrdoću, ali ne i svojstva čvrstoće jezgre. Razlog tome je kristalna struktura koja nastaje kada se legura zagrijava, hladi i ponekad ponovno zagrijava prije nego što se polako ohladi na temperaturu mirovanja.
Tijekom početne faze zagrijavanja, element se zagrijava do 1650 stupnjeva F (ili 899 stupnjeva). U ovom trenutku atomi ugljika "skliznu" u prostore između atoma željeza, sprječavajući atome željeza da se ponovno slože u svom prirodnom stanju. Ovo je rana faza promjene kristalne strukture.
Nakon što materijal dosegne kritičnu temperaturu na kojoj su atomi u kubičnoj (FCC) strukturi, on ulazi u fazu hlađenja. U ovom trenutku, legura se smatra austenitnom legurom. Ovdje se proces mijenja ovisno o tome stvara li se AR čelik koji se može oblikovati.
Ako se izrađuje neformabilni AR čelik, legura se hladi sporom brzinom, dopuštajući atomima ugljika da difundiraju u okolne atome željeza dok se pokušavaju reorganizirati u kubičnu (BCC) strukturu u središtu tijela. Ono što nam ostaje je cementit (Fe3C) koji je vrlo tvrd, ali vrlo krt zbog čega se smatra da se ne može oblikovati, ali je ipak otporan na habanje.
