Kohlenstoffstahl ist eine Metalllegierung, die Eisen und Kohlenstoff kombiniert. Die verschiedenen Verwendungen von Kohlenstoffstahl hängen von der der Legierung zugesetzten Kohlenstoffmenge ab; Kohlenstoffstahl mit dem niedrigsten Kohlenstoffgehalt wird beispielsweise als Schmiedeeisen bezeichnet und wird beispielsweise für Zäune verwendet. Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt, auch Baustahl genannt, ist die Stahlsorte, die für Konstruktionszwecke in Gebäuden und Brücken verwendet wird. Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt wird für Federn und Stahldrähte verwendet, während Stahl mit ultrahohem Kohlenstoffgehalt Gusseisen genannt wird und häufig zur Herstellung von Töpfen verwendet wird.
Es gibt zwei Arten von Stahllegierungen, die dem Durchschnittsbürger normalerweise bekannt sind: Kohlenstoffstahl und Edelstahl. Kohlenstoffstahl kombiniert Eisen mit Kohlenstoff, während Edelstahl Eisen mit Chrom kombiniert. Edelstahl ist für die meisten Menschen leicht zu erkennen, da das Chrom eine glänzende, reflektierende und porenfreie Beschichtung über dem Metall erzeugt, die Edelstahl einfach zu reinigen und dekorativ macht. Eine der gängigen Definitionen von Kohlenstoffstahl ist jeder Stahl, der nicht rostfrei ist.
Der Kohlenstoff in Kohlenstoffstahl macht das Metall härter und fester als Edelstahl, aber es ist auch weniger formbar. Wird dem Legierungsgemisch mehr Kohlenstoff beigemischt, wird Kohlenstoffstahl immer härter und spröder. Es gibt vier Kategorien von Kohlenstoffstahl, die sich durch die der Legierungsmischung zugesetzte Kohlenstoffmenge unterscheiden. Die Verwendungen von Kohlenstoffstahl hängen von dieser Kategorieeinteilung ab.
Kohlenstoffstahl mit dem niedrigsten Kohlenstoffgehalt wird typischerweise als Schmiedeeisen bezeichnet; das metall ist hart, aber nicht spröde. Diese Art von Kohlenstoffstahl wird für Zäune, Kettenglieder, Tore und Geländer verwendet. Sein geringerer Kohlenstoffgehalt bedeutet, dass es flexibel in Designs für dekorative Zwecke „verarbeitet“ werden kann.
Der am häufigsten verwendete Kohlenstoffstahl hat einen mittleren Kohlenstoffgehalt; Verwendungen von Kohlenstoffstahl in dieser Kategorie umfassen Baustahl zum Bau von Gebäuden und Brücken. Es wird auch für Teile in Konsumgütern wie Autos, Kühlschränken und Waschmaschinen verwendet. Schiffe verwenden Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt als Strukturbauteil.
Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt ist hart, aber spröde und weniger leicht zu bearbeiten. Die Verwendungen von Kohlenstoffstahl in dieser Kategorie sind typischerweise für Fertigungszwecke. Diese Art von Kohlenstoffstahl wird häufig zur Herstellung von Federn und hochfesten Drähten verwendet. Die erhöhte Härte macht diese Stahlkategorie ideal für Schneidwerkzeuge, Stempel, Matrizen und Industriemesser.
Kohlenstoffstahl mit ultrahohem Kohlenstoffgehalt wird allgemein als Gusseisen bezeichnet. Diese Art von Gusseisen ist sehr hart, aber sehr spröde. Es hat wenig bis keine Formbarkeit und kann nicht leicht geschweißt oder bearbeitet werden. Oft wird es für gusseiserne Töpfe, Warmwasserheizkörper und bestimmte Arten von Laternenpfählen verwendet. Industriell wird diese Art von Kohlenstoffstahl für Gussteile verwendet, da der hohe Kohlenstoffgehalt den Schmelzpunkt senkt.