Stal węglowa to duża rodzina stopów stali, które zawierają wspólny pierwiastek stopowy węgla wraz z różnymi innymi pierwiastkami, w zależności od zamierzonego końcowego zastosowania stali. Istnieje kilka metod wytwarzania stosowanych do łączenia tych materiałów, a jednym z bardziej popularnych przykładów jest spawanie. Stal niskowęglowa jest dość łatwa do spawania przy użyciu wielu różnych metod, w tym procesów łuku i gazu osłonowego. Spawanie stali wysokowęglowej jest nieco trudniejsze i wymaga starannego podgrzewania wstępnego i chłodzenia metalu po spawaniu.
Termin stal węglowa to dość ogólny opis dużej rodziny produktów ze stopów stali. Materiały te mogą zawierać wiele różnych pierwiastków stopowych w zależności od ich przeznaczenia, ale wszystkie zawierają węgiel w różnym stopniu. Jedną z bardziej powszechnych metod budowy i wytwarzania konstrukcji i części z wykorzystaniem tych materiałów jest spawanie stali węglowej. Spawanie polega na łączeniu dwóch kawałków metalu w celu utworzenia ścisłego połączenia z niewielką lub żadną przerwą między nimi. Trwałe połączenie między nimi jest następnie tworzone przez stopienie ze sobą elementów w wąskiej, skupionej linii wzdłuż połączenia z miejscowymi wysokimi temperaturami.
Zawartość węgla w każdym produkcie ze stali węglowej nie tylko dyktuje jego właściwości robocze, ale także wpływa na spawanie materiałów. Z tego powodu spawanie stali węglowych odmian wysoko- i niskowęglowych różni się od siebie w stopniu określonym przez całkowitą zawartość węgla w metalu. Stal o niskiej zawartości węgla lub stal miękka, jak jest powszechnie znana, jest łatwiejsza do spawania i stanowi większość spawania stali węglowej w produkcji i konstrukcji. Stal miękka może być spawana przy użyciu konwencjonalnego spawania łukowego, spawania tlenowo-acetylenowego lub jednego z procesów spawania łukowego w osłonie gazu.
Spawanie łukowe lub elektrodowe jest jedną z dwóch najpopularniejszych metod spawania stali niskowęglowych. Spawarki łukowe wytwarzają wysoki prąd elektryczny, który przepływa przez parę kabli podłączonych do zacisków pod napięciem i uziemienia w urządzeniu. Kabel pod napięciem ma na swoim końcu zacisk sprężynowy, w którym zamocowana jest elektroda pokryta topnikiem. Kabel uziemiający mocuje się do metalowych elementów za pomocą kolejnego zacisku. Kiedy elektroda jest zbliżona do metalu, prąd opada na metal, wytwarzając silnie skupiony, zlokalizowany obszar intensywnego ciepła.
Ciepło to topi metalowe elementy obrabiane w miejscu spawania wraz z elektrodą i topnikiem, a roztopiony topnik zapobiega zanieczyszczeniu spoiny przez utlenianie. Inną powszechną metodą spawania stali niskowęglowych jest spawanie łukowe w osłonie gazów lub MIG. Proces ten przebiega podobnie jak spawanie łukowe, jedynie elektroda jest ciągłym pasmem drutu podawanym przez spawarkę do punktu spawania. Na miejsce spawania kierowany jest stały strumień gazu argonowego lub mieszanki argon/hel, co chroni jeziorko spawalnicze przed zanieczyszczeniami. Spawanie łukiem wolframowym lub TIG oraz spawanie tlenowo-acetylenowe są rzadziej stosowanymi metodami spawania stali niskowęglowych.
Stal o wysokiej zawartości węgla jest przydatna ze względu na swoją twardość, która jest cechą, która utrudnia spawanie niż stal miękka, ponieważ podgrzewanie metalu powoduje jego zmiękczenie. Chociaż do spawania stali wysokowęglowych stosuje się te same metody spawania stali węglowej, przygotowanie i obróbka po spawaniu różnią się. Aby zapobiec zmiękczeniu stali podczas spawania, części są zazwyczaj wstępnie podgrzewane i chłodzone w kontrolowany sposób po spawaniu. Zakres tego procesu wstępnego podgrzewania i chłodzenia jest podyktowany całkowitą zawartością węgla w stali.