碳素鋼有各種分類方法，如按化學成分（即以含碳量）可分為低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼。按鋼的品質可分為普通碳素鋼和優(yōu)質碳素鋼。按用途則又可分為碳素結構鋼、碳素工具鋼。此外，還可以按冶煉方法和所保證的性能要求等來進行分類。

普通碳素結構鋼又稱普通碳素鋼，對含碳量、性能范圍以及磷、硫和其它殘余元素含量的限制較寬。在中國和某些國家根據交貨的保證條件又分為三類：甲類鋼（A類鋼）是保證力學性能的鋼。乙類鋼（B類鋼）是保證化學成分的鋼。特類鋼（C類鋼）是既保證力學性能又保證化學成分的鋼，常用于制造較重要的結構件。中國生產和使用多的是含碳量在0.20%左右的A3鋼（甲類3號鋼），主要用于工程結構。

按含碳量分類

1）小于0.25%C為低碳鋼，其中尤以含碳低于0.10%的08F，08Al等，由于具有很好的深沖性和焊接性而被廣泛地用作深沖件如汽車、制罐等，20G則是制造普通鍋爐的主要材料，此外，低碳鋼也廣泛地作為滲碳鋼，用于機械制造業(yè)。

2）0.25～0.60%C為中碳鋼，多在調質狀態(tài)下使用，制作機械制造工業(yè)的零件。

3）大于0.6%C為高碳鋼，多用于制造彈簧、齒輪、軋輥等，根據含錳量的不同，又可分為普通含錳量（0.25～0.8%）和較高含錳量（0.7～1.0%和0.9～1.2%）兩鋼組。錳能改善鋼的淬透性，強化鐵素體，提高鋼的屈服強度、抗拉強度和耐磨性。通常在含錳高的鋼的牌號后附加標記“Mn”，如15Mn、20Mn以區(qū)別于正常含錳量的碳素鋼。

冶煉、加工對碳素鋼性能的影響碳素鋼大都采用氧氣轉爐和平爐冶煉，優(yōu)質碳素鋼也采用電弧爐生產。根據煉鋼過程脫氧程度的不同，碳素鋼可分為鋼、沸騰鋼和介于兩者之間的半鋼。冶煉方法對鋼的性能影響，主要是通過鋼的純凈度而起作用的。近年來人們通過真空處理、爐外精煉和噴吹技術等，都可獲得更高純凈度的鋼，從而顯著改善了碳素鋼的品質。

低碳鋼的時效通常有淬火時效和應變時效兩種，都是由間隙元素作用引起的，主要是由于碳、氮、氧的重新分布所造成。

淬火時效即鋼由高溫快速冷卻后性能隨時間而變化的現象。鋼中含碳量、脫氧程度和含氮量對淬火時效都有很大影響，低碳鋼、脫氧不充分的沸騰鋼和含氮量較高的鋼發(fā)生淬火時效顯著，含碳約0.3%的中碳鋼，由淬火時效所引起的性能變化已大為減弱，含碳約0.6%的高碳鋼，實際上不起時效硬化作用。