碳含量：低碳钢一般小于0.25%；中碳钢一般在0.25～0.60%之间；高碳钢一般大于0.60%。
低碳钢
低碳钢（mild steel）为碳含量低于0.25%的碳素钢，因其强度低、硬度低而软，故又称软钢。它包括大部分普通碳素结构钢和一部分优质碳素结构钢，大多不经热处理用于工程结构件，有的经渗碳和其他热处理用于要求耐磨的机械零件。
低碳钢退火组织为铁素体和少量珠光体，其强度和硬度较低，塑性和韧性较好。因此，其冷成形性良好，可采用卷边、折弯、冲压等方法进行冷成形。这种钢还具有良好的焊接性。含碳量从0.10%至0.30%低碳钢易于接受各种加工如锻造，焊接和切削， 常用于制造链条， 铆钉， 螺栓， 轴等。
低碳钢退火组织为铁素体和少量珠光体，其强度和硬度较低，塑性和韧性较好。因此，其冷成形性良好可采用卷边、折弯、冲压等方法进行冷成形。这种钢材具有良好的焊接性。碳含量很低的低碳钢硬度很低，切削加工性不佳，正火处理可以改善其切削加工性。
低碳钢有较大的时效倾向，既有淬火时效倾向，还有形变时效倾向。当钢从高温较快冷却时，铁素体中碳、氮处于过饱和状态，它在常温也能缓慢地形成铁的碳氮物，因而钢的强度和硬度提高，而塑性和韧性降低，这种现象称为淬火时效。低碳钢即使不淬火而空冷也会产生时效。低碳钢经形变产生大量位错，铁素体中的碳、氮原子与位错发生弹性交互作用，碳、氮原子聚集在位错线周围。这种碳、氮原子与位错线的结合体称岁柯氏气团（柯垂耳气团）。它会使钢的强度和硬度提高而塑性和韧性降低，这种现象称为形变时效。形变时效比淬火时效对低碳钢的塑性和韧性有更大的危害性，在低碳钢的拉伸曲线上有明显的上、下两个屈服点。自上屈服点出现直到屈服延伸结束，在试样表面出现由于不均匀变形而形成的表面皱褶带，称为吕德斯带。不少冲压件往往因此而报废。其防止方法有两种。一种高预形变法，预形变的钢放置一段时间后冲压时也会产生吕德斯带，因此预形变的钢在冲压之前放置时间不宜过长。另一种是钢中加入铝或钛，使其与氮形成稳定的化合物，防止形成柯氏气团引起的形变时效。
低碳钢一般轧成角钢、槽钢、工字钢、钢管、钢带或钢板，用于制作各种建筑构件、容器、箱体、炉体和农机具等。优质低碳钢轧成薄板，制作汽车驾驶室、发动机罩等深冲制品；还轧成棒材，用于制作强度要求不高的机械零件。低碳钢在使用前一般不经热处理，碳含量在0.15%以上的经渗碳或氰化处理，用于要求表层温度高、耐磨性好的轴、轴套、链轮等零件。
低碳钢由于强度较低，使用受到限制。适当增加碳钢中锰含量，并加入微量钒、钛、铌等合金元素，可大大提高钢的强度。若降低钢中碳含量并加入少量铝、少量硼和碳化物形成元素，则可得到超低碳贝氏体组够其强度很高，并保持较好的塑性和韧性。
中碳钢
中碳钢属于亚共析钢，其退火组织为珠光体和铁素体。随着钢中碳含量增加，组织中珠光体数量增加，而铁素体数量减少。碳含量大于0.40%的钢淬火组织为马氏体;碳含量大于0.40%时，除了马氏体外还有少量残留奥氏体，残留奥氏体数量随着钢中碳含量的增加而增加。
中碳钢的最终热处理方式有调质、淬火后低温回火、高频淬火后低温回火、等温淬火和淬火后中温回火。
（1）调质。组织为回火索氏体。这种组织具有良好的综合力学性能，强度较高，塑性和韧性良好。调质用钢要具有良好的淬透性，以保证调质件整个截面上组织和性能均匀。与合金钢相比，碳素钢的淬透性较差，所以只适于截面尺寸不大的中碳钢零件进行调质处理。
（2）淬火后低温回火。组织为回火马氏体，这种组织具有很高的强度和适当的塑性和韧性。
（3）高频淬火后低温回火。高频淬火层组织为极细的隐针马氏体，低温回火后得到回火马氏体，经这种处理可以得到与渗碳处理类似的效果。高频淬火前一般进行调质或正火。所以高频淬火和回火后，零件心部强度较高，塑性和韧性良好，而其表层硬度高，耐磨性好。另外，高频淬火件表层产生压应力，其疲劳极限高，使用寿命长。
（4）等温淬火。组织为贝氏体，这种组织具有较高的强度和良好的塑性和韧性。
（5）淬火后中温回火。组织为回火索氏体。
45钢
常用中碳调质结构钢。该钢冷塑性一般，退火、正火比调质时要稍好，具有较高的强度和较好的切削加工性，经适当的热处理以后可获得一定的韧性、塑性和耐磨性，材料来源方便。适合于氢焊和氩弧焊，不太适合于气焊。焊前需预热，焊后应进行去应力退火。
力学性能
正火：850 ；
淬火：840 ；
回火：600 ；
抗拉强度：不小于600Mpa ；
屈服强度：不小于355Mpa ；
伸长率：16 [1] % ；
收缩率：40% ；
冲击功：39J ；
钢材交货状态硬度 [1] ：
热轧钢：≤229HB
退火钢：≤197HB
高碳钢
1、热处理后可以得到高 的硬度(HRC60一65)和较好的耐磨性。
2、退火状态下硬度适中，具有较好的可切削性。
3、原材料易得，生产成本低。
其缺点是:
1、热硬性差，当刀具工作温度大于200℃时，其硬度和耐磨性急剧下降。
2、淬透性低。 水淬时完全淬透的直径一般仅为15一18mm；油淬时完全淬透的最大直径或厚度仅为6mm 左右，并易变形开裂。
高碳钢的硬度、强度主要取决于钢中固溶的碳量，并随固溶碳量的增加而提高。固溶碳量超过0.6%时， 淬火后硬度不再增加，只是过剩的碳化物数量增多，钢的耐磨性略有增加，而塑性、韧性和弹性有所降低。为 此，常根据使用条件和对钢的强度、韧性匹配来选用不同的钢号。例如，制造受力不大的弹簧或簧式零件，可 选择较低碳量的65钢。 一般高碳钢可用电炉、平炉、氧气转炉生产。要求质量较高或特殊质量时可采用电炉冶炼加真空自耗或电 渣重熔。冶熔时，严格控制化学成分，特别是硫和磷的含量。为减少偏析，提高等向性能，钢锭可进行高温扩 散退火(对工具钢尤为重要)。热加工时，过共析钢的停锻(轧)温度要求低(约800℃)，锻轧成材后应避 免粗大网状碳化物的析出，在700℃以下应注意缓冷，以防热应力造成裂纹。热处理或热加工过程中要防止表面脱碳(对弹簧钢尤为重要)。热加工时要有足够的压缩比，以保证钢的质量和使用性能。
Ac1：加热时珠光体向奥氏体转变的温度；
Ar1：冷却时奥氏体向珠光体转变的温度；
Ac3：加热时先共析铁素体全部转变为奥氏体的终了温度；
Ar3：冷却时奥氏体向铁素体转变的开始温度；
Accm：加热时二次渗碳体全部溶入奥氏体的终了温度；
Arcm：冷却时从奥氏体中开始析出二次渗碳体的温度。