El aumento de la rugosidad superficial (Ra), la transformación de fase martensítica (MPT) y el comportamiento de la desorientación de granos (GMO) del acero inoxidable 304 y 316 en varios tamaños de grano (Dg) fueron estudiados experimentalmente, incluyendo cinco ciclos de pruebas de tensión uniaxial secuenciales y análisis de Difracción de Electrones Retrodispersados por Microscopía Electrónica de Barrido (SEM-EBSD). Las características de MPT y GMO fueron investigadas secuencialmente utilizando pruebas de tensión y análisis SEM-EBSD. Se investigó la correlación entre MPT, GMO, fracción de volumen martensítica (Mf) y el comportamiento de Ra. Los resultados experimentales mostraron que aumentar la deformación total del 5.0% al 25.0% incrementó el MPT, GMO y Mf, que se transformaron a partir de la fase austenítica metaestable en el acero inoxidable (SUS) 304. El aumento de la deformación total incrementó Ra para todos los tipos de Dg. Además, se utilizaron SUS 304 y SUS 316 para comparar el mecanismo de rugosidad. El MPT fue muy alto y se distribuyó uniformemente en granos finos de la lámina delgada de SUS 304, pero el MPT fue bajo y no uniforme en granos gruesos de la lámina delgada de SUS 304. No hubo MPT en la lámina delgada de SUS 316, tanto en granos gruesos como en finos. La GMO en granos finos, tanto en láminas delgadas de SUS 304 como de SUS 316, se distribuyó uniformemente. La GMO en granos gruesos, tanto en láminas delgadas de SUS 304 como de SUS 316, no se distribuyó uniformemente. La rugosidad superficial aumentó más en granos gruesos que en granos finos tanto para SUS 304 como para SUS 316 láminas delgadas. SUS 304 aumentó más que la lámina delgada de SUS 316. El efecto de la deformación no homogénea debido al MPT es un factor más importante que GMO en granos gruesos.