Amerikan Demir ve Çelik Enstitüsü tarafından tanımlandığı gibi, karbon dışındaki herhangi bir diğer alaşım elementi için belirli bir minimum içerik bulunmadığında herhangi bir çeliğin karbon çeliği olduğu kabul edilir. Karbon çelikleri yüzde 0,05 ile yüzde 3 arasında bir karbon içeriğine ve manganez gibi diğer elementlerin eser miktarlarında bulunur. Düşük karbonlu çelik, maksimum% 0.35 karbon içeriği içerir; orta karbonlu çelik, maksimum yüzde 0,6; ve yüzde 2.5'e kadar yüksek karbonlu çelikler.
Bir alaşım elementi olarak mevcut olduğunda, karbon, su verildiğinde çeliğin daha sert ve kırılgan hale gelmesine neden olur. Bu, çelikteki karbon içeriği arttıkça yoğunlaşır. Söndürme işleminden sonra kırılgan yapıları nedeniyle, yüksek karbonlu çeliklerin sertlik ve kuvvet arasında bir denge sağlamak için ısıl işlem görmeleri gerekir. Daha yüksek karbon içeriği ayrıca çeliğin düşük sünekliğe ve kaynaklanabilirliğe sahip olmasına neden olur.
Karbonun çelik üzerindeki olumsuz etkilerine rağmen, karbon çelikleri üretilen tüm çeliklerin yaklaşık yüzde 90'ını oluşturur. Orta karbonlu çelikler, otomobil parçaları gibi dayanıklılık, süneklik ve aşınma direnci arasında bir denge gerektiren uygulamalarda sıklıkla kullanılır. Yüksek karbonlu çelikler, yüksek dayanımlı kablolama ve yaylar gibi yüksek dayanım gerektiren uygulamalar için kullanılır. Yüzde 2.5 ila% 3 karbon içeren çelikler için tasarlanmış bir sınıflandırma olan ultra yüksek karbonlu çelik yalnızca zımbalar ve dingiller gibi çok yüksek bir sertlik seviyesi gerektiren uygulamalar için kullanılır.
