碳素鋼通常按含碳量分為低碳鋼(碳含量為0.04％～0.25％) 、中碳鋼（碳含量為0.25％～0.6％） 、高碳鋼（ 碳含量為0.6％～1.35％） 。

碳素鋼按質量分為普通碳素鋼 ，其有害雜質磷 、硫含量均小于0.05％ ，包括甲類鋼（A類鋼，保 力學性能）、乙類鋼（B類鋼，保 化學成分）和特類鋼（C類鋼，保 力學性能和化學成分）；優質碳素鋼，有害雜質磷、硫含量均小于0.04％；高級優質碳素鋼，有害雜質磷、硫含量小于0.03％。優質碳素結構鋼規定硫、磷的允許含量比普通碳素鋼低 ，所以綜合機械性能比普通碳素鋼好。

碳素鋼按用途又分為碳素結構鋼和碳素工具鋼，前者主要用于制造各種結構件和機器零件，一般屬低碳鋼和中碳鋼；后者用于制造 、量具、模具等，一般屬高碳鋼。

高碳鋼屬于工具鋼。低碳鋼如20號鋼一般多用來制作滲碳零件。熱處理工藝是先進行滲碳處理，隨后進行淬火和低溫回火。經這樣處理后零件表 有較高的硬度而心部具有良好的塑性。而中碳鋼如45號鋼根據使用條件不同，熱處理方式也不同。一般做熱加工使用的要進行調質處理，即淬火后高溫回火。其他條件使用的可進行正火處理。