Oțelul carbon este un aliaj metalic care se formează ca urmare a combinării fierului și carbonului. Oțelul este de obicei considerat a fi oțel carbon atunci când proporțiile altor oligoelemente din el nu depășesc anumite procente. Procentele maxime sunt de obicei de 1.65% pentru mangan și 0.6% pentru cupru și siliciu. Procentul de cupru trebuie să fie de cel puțin 0.4 la sută. Oțelul care conține și cantități mai mari sau specificate de alte elemente, cum ar fi nichel, crom sau vanadiu, se numește oțel aliat.
Producătorii adaugă carbon în fier pentru a solidifica structurile din acesta și pentru a întări metalul rezultat. Este unul dintre cele mai rentabile materiale de aliere, iar modificarea cantității de carbon modifică proprietățile oțelului. Oțelurile carbon pot fi clasificate ca oțeluri cu conținut scăzut de carbon, oțeluri cu carbon mediu, oțeluri cu conținut ridicat de carbon și oțeluri cu conținut ridicat de carbon.
Oțelurile cu cantități foarte mici de carbon, aproximativ 0.05 la sută până la 0.3 la sută, sunt numite oțeluri cu conținut scăzut de carbon și sunt similare cu fierul. Sunt foarte ductile, ceea ce le face greu de prelucrat. Acestea sunt folosite pentru a face foi laminate plate sau benzi de oțel care sunt utilizate pentru a crea nave, produse din sârmă, caroserii de mașini, aparate electrocasnice, plăci de tablă și multe altele. Oțelurile cu conținut scăzut de carbon sunt mai ieftine, dar nu pot fi modificate prin tratament termic, motiv pentru care sunt utilizate în general pentru fabricare și lambriuri.
Creșterea conținutului de carbon face ca oțelul carbon să fie mai dur și mai rezistent, dar reduce sudarea și ductilitatea oțelului și face oțelul mai casant. Producătorii adaugă, de asemenea, urme de alte materiale de aliere la oțelul carbon, care nu afectează proprietățile oțelului, dar le permit să controleze anumite calități ale oțelului. Printre calitățile afectate se numără elasticitatea, rezistența și duritatea oțelului.
Oțelurile cu carbon mediu au un conținut de carbon mai mare de aproximativ 0.3 la sută până la 0.6 la sută. Acestea sunt mai ușor de prelucrat, iar unii producători adaugă puțin siliciu și mangan oțelului pentru a-i îmbunătăți calitatea. Aceste oțeluri sunt încă ieftine și sunt folosite pentru a face lucruri precum osii, angrenaje, arbori, șine, conducte și cuplaje.
Oțelurile cu conținut ridicat de carbon sunt foarte greu de sudat, deoarece conțin carbon în intervalul de la 0.6 la sută la 1.0 la sută. De asemenea, au proporții mai mari de mangan, care este adăugat pentru a crește întăribilitatea oțelului. Oțelul cu conținut ridicat de carbon este foarte susceptibil la căldură și se întărește ușor la flacără, ceea ce îi permite să fie prelucrat în multe forme diferite. Oțelurile cu conținut ridicat de carbon au o rezistență mai mare la tracțiune și sunt folosite pentru a crea produse precum scule de tăiere, lame, arcuri și fire de înaltă rezistență.
Oțelurile cu conținut ridicat de carbon au carbon în intervalul de la 1.25 la 2.0 la sută. Nu se poate prelucra la rece acest tip de oțel carbon, deoarece este destul de fragil. Oțelurile cu conținut ridicat de carbon sunt folosite pentru a crea componente care necesită duritate extremă, cum ar fi lame, scule de tăiere și piese mari. Sunt foarte sensibili la căldură și au o bună prelucrabilitate și o rezistență superioară la uzură.