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碳鋼（英語：carbon steel）是一類含碳量介於0.02%~2%之間[註 1]，而極少其他元素的鋼材[註 2]，也是產量最高的金屬材料。[1]
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碳鋼分為高碳鋼、中碳鋼和低碳鋼。含碳量越高，鋼加熱處理後的硬度、強度和耐磨性也就越高，且越脆。含碳量越低，質軟且耐延展。
它通常用在需要強度、硬度和耐磨性的金屬零件上，如切削工具、鋼纜、鋼琴線、彈簧和刀具等，在加工形成後，零件通常需要再經過處理並回火。
碳鋼一般含有少量的矽、錳、硫、磷。較高含錳量（0.7%-1.2%）的碳素鋼有較好的力學性能和加工性能。按含硫、磷等雜質的含量多少分為普通碳素鋼（S ≤0.055％，P ≤0.045％)、優質碳素鋼（S ≤0.040％，P ≤0.040％)和高級優質碳素鋼（S ≤0.030％，P ≤0.035％)。[2]
碳素結構鋼含碳量小於0.8%，除幾個含碳很低的鋼號可以熔煉沸騰鋼外，其餘都是鎮靜鋼。分建築結構鋼和機器製造結構鋼兩種，主要用於橋樑、船舶、建築構件、機器零件等。
碳素工具鋼是基本上不含合金元素的高碳鋼，含碳量在0.65%-1.35%範圍內。生產成本低，加工性良好，熱處理後硬度高、耐磨性好，是被廣泛使用的鋼種，用於製造各種刀具、量具、模具等。但紅硬性差，工作溫度小於250°C。
碳素工具鋼以碳的平均質量千分數表示，並在前冠以T。如T9、T12等。 T9表示含C：0.9%（千分之9）。
鑄鋼牌號是在數字前冠以ZG，數字代表鋼中平均質量分數（以萬分數表示）。如ZG25，表示含C：0.25%。用於製造形狀複雜並需要一定強度、塑性和韌性的零件，如齒輪、聯軸器等。
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