Karbon çeliği, demir ve karbonun bir araya gelmesi sonucu oluşan metal bir alaşımdır. Çelik, içindeki diğer iz elementlerin oranları belirli yüzdeleri geçmediğinde, genellikle karbon çeliği olarak kabul edilir. Maksimum yüzdeler tipik olarak manganez için yüzde 1,65, bakır ve silikon için yüzde 0,6'dır. Bakır yüzdesi en az yüzde 0,4 olmalıdır. Ayrıca nikel, krom veya vanadyum gibi daha yüksek veya belirli miktarlarda başka elementler içeren çelik alaşımlı çelik olarak adlandırılır.
Üreticiler, içindeki yapıları katılaştırmak ve sonuçta ortaya çıkan metali güçlendirmek için demire karbon eklerler. En uygun maliyetli alaşım malzemelerinden biridir ve karbon miktarını değiştirmek çeliğin özelliklerini değiştirir. Karbon çelikleri düşük karbonlu çelikler, orta karbonlu çelikler, yüksek karbonlu çelikler ve çok yüksek karbonlu çelikler olarak sınıflandırılabilir.
Çok düşük miktarda karbon içeren, yaklaşık yüzde 0,05 ila 0,3 olan çeliklere düşük karbonlu çelik denir ve demire benzer. Çok yumuşaktırlar, bu da makinelerin çalışmasını zorlaştırır. Gemiler, tel ürünleri, otomobil gövdeleri, ev aletleri, teneke levhalar ve daha fazlasını oluşturmak için kullanılan yassı haddelenmiş saclar veya çelik şeritler yapmak için kullanılırlar. Düşük karbonlu çelikler daha ucuzdur, ancak ısıl işlemle değiştirilemezler, bu yüzden genellikle imalat ve panel yapma amacıyla kullanılırlar.
Karbon içeriğini artırmak, karbon çeliğini daha sert ve daha güçlü hale getirir, ancak çeliğin kaynak kabiliyetini ve sünekliğini azaltır ve çeliği daha kırılgan hale getirir. Üreticiler ayrıca, çeliğin özelliklerini etkilemeyen ancak çeliğin belirli özelliklerini kontrol etmelerine izin veren karbon çeliğine eser miktarlarda diğer alaşım malzemeleri de eklerler. Etkilenen özellikler arasında çeliğin elastikiyeti, dayanıklılığı ve sertliği vardır.
Orta karbonlu çelikler, yaklaşık yüzde 0.3 ila yüzde 0.6 arasında daha yüksek bir karbon içeriğine sahiptir. Bunların işlenmesi daha kolaydır ve bazı üreticiler kalitesini artırmak için çeliğe biraz silikon ve manganez ekler. Bu çelikler hala ucuzdur ve akslar, dişliler, miller, raylar, boru hatları ve kaplinler gibi şeyler yapmak için kullanılır.
Yüksek karbonlu çeliklerin kaynak yapılması çok zordur, çünkü yüzde 0,6 ile yüzde 1,0 arasında karbon içerirler. Ayrıca çeliğin sertleşebilirliğini arttırmak için eklenen manganez oranlarının da yüksek olması. Yüksek karbonlu çelik, ısıya karşı çok hassastır ve kolayca alevlenerek sertleşir, bu da birçok farklı şekilde çalışılmasını sağlar. Yüksek karbonlu çelikler daha yüksek çekme dayanımına sahiptir ve kesici takımlar, bıçaklar, yaylar ve yüksek dayanımlı teller gibi ürünler oluşturmak için kullanılır.
Çok yüksek karbonlu çelikler yüzde 1,25 ile yüzde 2,0 arasında karbon içermektedir. Bu tür karbon çeliği soğuk çalışmak mümkün değildir, çünkü oldukça kırılgandır. Ultra yüksek karbonlu çelikler, bıçaklar, kesici aletler ve büyük parçalar gibi aşırı sertlik gerektiren bileşenler oluşturmak için kullanılır. Isıya karşı çok hassastırlar ve iyi işlenebilirlik ve üstün aşınma direncine sahiptirler.
