碳素鋼有各種分類方法，如按化學(xué)成分（即以含碳量）可分為低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼。按鋼的品質(zhì)可分為普通碳素鋼和優(yōu)質(zhì)碳素鋼。按用途則又可分為碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼。此外，還可以按冶煉方法和所保證的性能要求等來(lái)進(jìn)行分類。

碳素工具鋼含碳量在0.65～1.35%之間，經(jīng)熱處理后可得到高硬度和高耐磨性，主要用于制造各種工具、刃具、模具和量具（見(jiàn)工具鋼）。

含碳量在2.11%時(shí)，作為鑄鐵和碳鋼的黃金分割點(diǎn)。碳含量在2.11%之前為碳鋼。碳含量在2.11%之后為鑄鐵。而碳含量在0.0218%至0.77%之間稱為亞共析鋼，0.77%至2.11%之間稱為過(guò)共析鋼。含碳量為0.77%為共析鋼。碳含量在2.11%至4.3%，稱為亞共晶白口鑄鐵，碳含量在4.3%至6.69%之間稱為過(guò)共晶白口鑄鐵。碳含量在4.3%為共晶白口鑄鐵。

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(duì)碳素鋼的性能也有影響。這和影響有時(shí)互相加強(qiáng)，有時(shí)互相抵銷(xiāo)。例如：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(xiāo)其熱脆性。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(qiáng)度外，其它雜質(zhì)元素均在不同程度上提高鋼的強(qiáng)度。幾乎所有的雜質(zhì)元素都能降低鋼的塑性和焊接性。

碳素鋼的塑性加工工藝通常分熱加工和冷加工。經(jīng)過(guò)熱加工，鋼錠中的小氣泡、疏松等缺陷被焊合起來(lái)，使鋼的組織致密。同時(shí)，熱加工可破壞鑄態(tài)組織、細(xì)化晶粒。使鍛軋的鋼材比鑄態(tài)具有更好的力學(xué)性能。經(jīng)冷加工的鋼，隨著冷塑性變形程度增大，強(qiáng)度和硬度增加，塑性和韌性降低。為提高成材率，廣泛應(yīng)用連續(xù)鑄鋼工藝。