Kohlenstoffstahl ist Stahl, in dem Hauptlegierung Kohlenstoff ist, jedoch nur im Bereich von 0,12 bis 2,0%. Über diesem Prozentsatz wird das Material nicht mehr als Kohlenstoffstahl angesehen. Spurenmetalle können vorhanden sein, müssen jedoch jeweils unter einem bestimmten Schwellenwert liegen.
Kohlenstoffstahl wird in vier Klassen basierend auf dem Kohlenstoffgehalt unterteilt:
kohlenstoffarme Stahl: .12 bis 0,3% Kohlenstoffgehalt.
mittelkohlenstoff: Stahl: ungefähr 0,3-0,6%. Balances Duktilität und Stärke und hat einen guten Verschleißfestigkeit.
Hochkohlenstoffstahl: 0,6-1,0% Kohlenstoffgehalt. Sehr stark, für Quellen, Schwerter und hochfeste Drähte verwendet.
Ultrahoch-Kohlenstoff-Stahl: ca. 1,25-2,0% Kohlenstoffgehalt. Stähle, die zu großer Härte gemildert werden können. Wird für besondere Zwecke wie Messer, Achsen oder Schläge verwendet.
Wenn der prozentuale Kohlenstoffgehalt steigt, kann Stahl durch Wärmebehandlung härter und stärker werden. Es wird jedoch weniger duktil. Unabhängig von der Wärmebehandlung verringert ein höherer Kohlenstoffgehalt die Schweißbarkeit. In Kohlenstoffstählen senkt der höhere Kohlenstoffgehalt den Schmelzpunkt.
Kohlenstoffstahl hat eine Schmelztemperatur von 1425 - 1540°C (2600 - 2800F).