Čisto željezo ne hrđa lako, ali obični čelik obično sadrži nečistoće poput bakra i ugljika. Te su nečistoće manje reaktivne od željeza i tvore primarnu ćeliju (to jest, uređaj koji generira električnu struju redoksom) sa željezom u vodenom zraku, odvajajući reakcije oksidacije i redukcije i podvrgavajući čelik koroziji.
Hrđa nastala zbog problema s korozijom čelika je hrđa s labavom, poroznom strukturom u kojoj jedna od mnogih mikropukotina međusobno povezuje pore. Na taj način, hrđa je poput spužve koja nastavlja upijati vlagu iz zraka, dalje hrđajući čelik dok potpuno ne prođe.
Čelik otporan na atmosferilije razlikuje se od običnog čelika. Isprva će hrđati na površini poput običnog čelika. Zbog visokog stupnja legiranja, ovaj proces razvoja je još brži od običnog čelika. Ali zbog složenije strukture rešetke unutar otpornog čelika, gusti, duboki crni sloj hrđe raste ispod labave površinske hrđe. Ovaj sloj hrđe sastoji se od -čestica nanomaterijala FeOOH. U ovom procesu, atomi nikla zamjenjuju neke od atoma željeza u gustom sloju hrđe, čineći sloj selektivnim za različite katione i inhibirajući korozivno i anionsko prodiranje.
To je ovaj gusti sloj hrđe, zbog kojeg površina čelika hrđa, ali unutrašnjost neće nastaviti hrđati. Zapravo, to je sve dok možemo pažljivo razlikovati između površine čelika otpornog na vremenske uvjete i obične hrđe koja se može jasno vidjeti nisu iste: hrđa čelika na vremenske uvjete ravna je i gusta, pričvršćena na površinu čelika kako bi zaštitila naš čelik, dok je hrđa pjegava, labava, porozna, na dodir će se rastopiti. Umjesto da štiti čelik, takva hrđa privlači vodu i kisik na površinu čelika.
