含碳量小于2.11%，除鐵、碳和限量以內(nèi)的硅、錳、磷、硫等雜質(zhì)外，不含其他合金元素的鐵碳合金。工業(yè)用碳鋼的含碳量一般為0.05%~1.35%。碳素鋼的性能主要取決于含碳量。含碳量增加，鋼的強度、硬度升高，塑性、韌性和可焊性降低。與其他鋼類相比，碳素鋼使用早，成本低，性能范圍寬 ，用量。適用于公稱壓力PN≤32.0MPa，溫度為-30-425℃的水、蒸汽、空氣、氫、氨、氮及石油制品等介質(zhì)。常用牌號有WC1、WCB、ZG25及優(yōu)質(zhì)鋼20、25、30及低合金結(jié)構(gòu)鋼16Mn。

碳素鋼的性能主要取決于鋼的含碳量和顯組織。在退火或熱軋狀態(tài)下，隨含碳量的增加，鋼的強度和硬度升高，而塑性和沖擊韌性下降(見圖)。焊接性和冷彎性變差。所以工程結(jié)構(gòu)用鋼，常限制含碳量。 碳素鋼中的殘余元素和雜質(zhì)元素如錳、硅、鎳、磷、硫、氧、氮等，對碳素鋼的性能也有影響。這些影響有時互相加強，有時互相抵銷。例如:①硫、氧、氮都能增加鋼的熱脆性，而適量的錳可減少或部分抵銷其熱脆性。②殘余元素除錳、鎳外都降低鋼的沖擊韌性，增加冷脆性。除硫和氧降低強度外，其他雜質(zhì)元素均在不同程度上提高鋼的強度。幾乎所有的雜質(zhì)元素都能降低鋼的塑性和焊接性。

氫在鋼中能造成很多嚴重缺陷，如產(chǎn)生白點、點狀偏析、氫脆、表面鼓泡和焊縫熱影響區(qū)內(nèi)的裂縫等。為保證鋼的質(zhì)量，必須盡可能降低鋼中氫的含量(見應(yīng)力腐蝕斷裂和氫脆)。脫氧帶入的殘余元素如鋁，可減小低碳鋼的時效傾向，還可以細化晶粒，提高鋼在低溫下的韌性，但余量不宜過多。由爐料中帶入的殘余元素如鎳、鉻、鉬、銅等，含量高時可提高鋼的淬透性，但對要求具有高塑性的專用鋼，如深沖用鋼板，則是不利的。

碳素鋼的冶煉通常在轉(zhuǎn)爐、平爐中進行。轉(zhuǎn)爐一般冶煉普通碳素鋼，而 平爐可以冶煉各種優(yōu)質(zhì)鋼。氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)發(fā)展很快，有趨勢可代替平爐煉鋼。將煉好的鋼液注入鋼錠模，就得到各種鋼錠。鋼錠經(jīng)過鍛壓或軋制后便加工成鋼板、鋼帶、鋼條和各種斷面形狀的型鋼。碳鋼一般在熱軋狀態(tài)下直接使用。當(dāng)用于制造工具和各種機器零件時，則需要根據(jù)使用要求進行熱處理;至于鑄鋼件，絕大多數(shù)都要進行熱處理。

普通碳素結(jié)構(gòu)鋼又稱普通碳素鋼，對含碳量、性能范圍以及磷、硫和其他殘余元素含量的限制較寬。在中國和某些根據(jù)交貨的保證條件又分為三類:甲類鋼(A類鋼)是保證力學(xué)性能的鋼。乙類鋼(B類鋼)是保證化學(xué)成分的鋼。特類鋼(C類鋼)是既保證力學(xué)性能又保證化學(xué)成分的鋼，常用于制造較重要的結(jié)構(gòu)件。中國目前生產(chǎn)和使用多的是含碳量在0.20%左右的A3鋼(甲類3號鋼)，主要用于工程結(jié)構(gòu)。

有的碳素結(jié)構(gòu)鋼還添加量的鋁或鈮(或其他碳化物形成元素)形成氮化物或碳化物粒，以限制晶粒長大，使鋼強化，節(jié)約鋼材。在中國和某些，為適應(yīng)專業(yè)用鋼的特殊要求，對普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的化學(xué)成分和性能進行調(diào)整，從而發(fā)展了一系列普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的專業(yè)用鋼(如橋梁、建筑、鋼筋、壓力容器用鋼等)。