含碳量低于2．11％，并含有少量的磷、硫、硅、锰等杂质的铁碳合金叫做碳素钢，又叫碳钢。
碳素钢分普通碳素结构钢和优质碳素结构钢两类。
普通碳素结构钢有Q195、Q215、Q235、Q255和Q275五种；Q195和Q275不分等级，化学成分及力学性能必需保证；（Q215和Q255有A级和B级之分，其中B级做常温冲击试验。
普通碳素结构钢多用于要求不高的零件，如螺钉、螺母、堆圈、销等。
优质碳素结构钢中有害杂质磷和硫的含量比较少，钢的质量好，它既保证化学成分，又保证力学性能，一般用来制造力学性能要求较高的零件。
优质碳素结构钢有低碳钢、中碳钢和高碳钢三种：低碳钢含碳量一般小于0．25％，它的强度比较低，但塑性和韧性都比较好，容易冲压，因此常用来制成各种板材，制造各种冲压零件与容器。低碳钢可用来制造各种渗碳零件（经表面渗碳淬火后，零件表面硬度高耐磨性好，而心部保持着一定的强度和韧性），如齿轮、短轴、销等。常用低碳钢牌号有08、10、15、20和25钢等。
中碳钢含碳量一般在0．3％～0．6％，它具有较高的强度，但塑性和韧性差些。中碳钢可用调质处理来提高强度和韧性，因此可用来制造各种轴类、杆件、套筒、螺栓和螺母等。如调质之后再经表面淬火，则可使表面硬而耐磨，可用来制造各种耐磨零件，如齿轮、花键轴等。常用中碳钢牌号有30、35、40、45和50钢等。
高碳钢含碳量一般大于0．6％，它的硬度和强度较高，但塑性和韧性较差。如经过淬火并中温回火之后，不但具有较高的硬度，而且具有良好的弹性，因此可以用来制造对性能要求不太高的弹簧，如板弹簧、螺旋弹簧等。常用的高碳钢牌号有60、65、70钢等。