含碳量低於2．11％，並含有少量的磷、硫、矽、錳等雜質的鐵碳合金叫做碳素鋼，又叫碳鋼。
碳素鋼分普通碳素結構鋼和優質碳素結構鋼兩類。
普通碳素結構鋼有Q195、Q215、Q235、Q255和Q275五種；Q195和Q275不分等級，化學成分及力學性能必需保證；（Q215和Q255有A級和B級之分，其中B級做常溫衝擊試驗。
普通碳素結構鋼多用於要求不高的零件，如螺釘、螺母、堆圈、銷等。
優質碳素結構鋼中有害雜質磷和硫的含量比較少，鋼的質量好，它既保證化學成分，又保證力學性能，一般用來製造力學性能要求較高的零件。
優質碳素結構鋼有低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼三種：低碳鋼含碳量一般小於0．25％，它的強度比較低，但塑性和韌性都比較好，容易衝壓，因此常用來製成各種板材，製造各種衝壓零件與容器。低碳鋼可用來製造各種滲碳零件（經表麵滲碳淬火後，零件表麵硬度高耐磨性好，而心部保持著一定的強度和韌性），如齒輪、短軸、銷等。常用低碳鋼牌號有08、10、15、20和25鋼等。
中碳鋼含碳量一般在0．3％～0．6％，它具有較高的強度，但塑性和韌性差些。中碳鋼可用調質處理來提高強度和韌性，因此可用來製造各種軸類、杆件、套筒、螺栓和螺母等。如調質之後再經表麵淬火，則可使表麵硬而耐磨，可用來製造各種耐磨零件，如齒輪、花鍵軸等。常用中碳鋼牌號有30、35、40、45和50鋼等。
高碳鋼含碳量一般大於0．6％，它的硬度和強度較高，但塑性和韌性較差。如經過淬火並中溫回火之後，不但具有較高的硬度，而且具有良好的彈性，因此可以用來製造對性能要求不太高的彈簧，如板彈簧、螺旋彈簧等。常用的高碳鋼牌號有60、65、70鋼等。