El acero al carbono es una aleación de metal que se forma como resultado de la combinación de hierro y carbono. El acero generalmente se considera acero al carbono cuando las proporciones de otros oligoelementos en él no exceden ciertos porcentajes. Los porcentajes máximos son típicamente 1.65 por ciento para manganeso y 0.6 por ciento para cobre y silicio. El porcentaje de cobre debe ser de al menos 0.4 por ciento. El acero que también contiene cantidades mayores o específicas de otros elementos, como níquel, cromo o vanadio, se llama acero de aleación.
Los fabricantes agregan carbono al hierro para solidificar las estructuras y fortalecer el metal resultante. Es uno de los materiales de aleación más rentables y alterar la cantidad de carbono cambia las propiedades del acero. Los aceros al carbono se pueden clasificar como aceros con bajo contenido de carbono, aceros con contenido medio de carbono, aceros con alto contenido de carbono y aceros con alto contenido de carbono.
Los aceros con cantidades muy bajas de carbono, alrededor del 0.05 por ciento al 0.3 por ciento, se denominan aceros con bajo contenido de carbono y son similares al hierro. Son muy dúctiles, lo que dificulta su mecanizado. Se utilizan para fabricar láminas laminadas planas o tiras de acero que se utilizan para crear barcos, productos de alambre, carrocerías de automóviles, electrodomésticos, placas de hojalata y más. Los aceros con bajo contenido de carbono son más baratos, pero no pueden modificarse mediante tratamiento térmico, por lo que generalmente se utilizan para la fabricación y el revestimiento de paneles.
El aumento del contenido de carbono hace que el acero al carbono sea más duro y resistente, pero reduce la soldabilidad y la ductilidad del acero, y hace que el acero sea más frágil. Los fabricantes también agregan trazas de otros materiales de aleación al acero al carbono que no afectan las propiedades del acero, pero les permiten controlar ciertas cualidades del acero. Entre las cualidades afectadas se encuentran la elasticidad, resistencia y dureza del acero.
Los aceros con contenido medio de carbono tienen un contenido de carbono más alto de aproximadamente un 0.3 a un 0.6 por ciento. Son más fáciles de mecanizar y algunos fabricantes agregan un poco de silicona y manganeso al acero para mejorar su calidad. Estos aceros todavía son baratos y se utilizan para fabricar cosas como ejes, engranajes, ejes, rieles, tuberías y acoplamientos.
Los aceros con alto contenido de carbono son muy difíciles de soldar porque contienen carbono en el rango de 0.6 por ciento a 1.0 por ciento. También tienen mayores proporciones de manganeso, que se agrega para aumentar la templabilidad del acero. El acero con alto contenido de carbono es muy susceptible al calor y se endurece fácilmente a la llama, lo que permite trabajar en muchas formas diferentes. Los aceros con alto contenido de carbono tienen una mayor resistencia a la tracción y se utilizan para crear productos como herramientas de corte, cuchillas, resortes y alambres de alta resistencia.
Los aceros con alto contenido de carbono poseen carbono en el rango de 1.25 por ciento a 2.0 por ciento. No es posible trabajar en frío este tipo de acero al carbono, porque es bastante frágil. Los aceros con alto contenido de carbono se utilizan para crear componentes que requieren una dureza extrema, como hojas, herramientas de corte y piezas grandes. Son muy sensibles al calor y poseen una buena maquinabilidad y una resistencia al desgaste superior.