در فولاد کربنی بجز کربن و برخی عناصر معمول (مانند سیلیسیم، منگنز، گوگرد و فسفر) عنصر دیگری نیست.
با اضافه کردن بعضی عناصر به آهن، آلیاژهایی ساخته می‌شود که خواص بسیار عالی دارند. برای نمونه بااضافه نمودن کروم به آهن، فولاد ضد زنگ ساخته می‌شود که در مقابل خوردگی‌های مختلف مقاومت بسیاری دارد.
استیل زمانی ضد زنگ است که حداقل ۱۰٫۵٪ کروم داشته باشد. کروم پس از ترکیب با اکسیژن هوا اکسید کروم درست می‌کند که لایه روی استنلیس استیل به وجود می‌آورد. این لایه قابل دید نیست اما باعث می‌شود ارتباط بین هوا و فلز از بین رفته و استیل سالم بماند. مقدار زیادتری از کروم و نیز برخی دیگر از عناصر موجود در آلیاژ مانند نیکل و مولبیدن این لایه را تقویت کرده و خصوصیت ضد زنگ بودن راافزایش می‌دهد.فولادهای ساده کربنی به چهار دسته تقسیم بندی می شوند که عبارتند از :
۱- فولادهای کم کربن، Low Carbon Steel، با حداکثر ۱۵/۰ درصد کربن
۲- فولادهای با کربن جزئی (معمولی)، Mild Steel، با ۳۰/۰-۱۵/۰ درصد کربن
۳- فولادهای با کربن متوسط، Medium carbon steel، با ۵۰/۰-۳۰/۰ درصد کربن
۴- فولادهای با کربن بالا (پرکربن)، High carbon steel، با ۱-۵۰/۰ درصد کربن
سیستم دسته بندی AISI-SAE برای فولادهای ساده کربنی
این سیستم در مورد میلگردهای نورد سرد و نورد گرم شده، سیم ها، میله ها و لوله های بدون درز و محصولات نیمه تمام برای آهنگری به کار برده می شود. از آنجا که در فولادهای ساده کربنی، درصد کربن نقش اصلی و تعیین کننده میزان استحکام آنها می باشد، در این سیستم از درصد کربن برای شناسایی فولادهای مختلف استفاده می شود.
برای نامگذاری از چهار عدد استفاده شده که دو عدد اول 10 مشخص کننده فولاد ساده کربنی است. دو رقم بعدی مشخص کننده صدم درصد کربن است.
به عنوان مثال؛ عدد 1020 مشخص کننده فولاد ساده کربنی با 0.2% اسمی کربن است.
مقایسه فولاد کربنی و فولاد ضد زنگ :
- فولاد ضد زنگ مقدار کروم بیشتری نسبت به فولاد کربنی دارد.
- کروم موجود باعث تشکیل یک لایه اکسید کروم روی فولاد ضد زنگ وقتی در تماس با آب و رطوبت باشد، می‌شود. این لایه در فولاد کربنی وجود ندارد.
- لایه کروم محافظ فولاد ضد زنگ را نسبت به خوردگی کمتر مستعد می‌کند در حالی که فولاد کربنی به آسانی زنگ می‌زند.
- فولاد ضد زنگ برای محیطهای نرم و مرطوب و فولاد معمولی برای محیطهای خشک مناسب است.
- معمولاً آلیاژها نسبت به فلزات خالص گرمای کمتری را از خود عبور می‌دهند. حضور حداقل 10.5 % کروم در فولاد ضد زنگ هدایت گرمایی آن را کاهش می‌دهد. فولاد کربنی و هم چنین آلیاژها درصد ناخالصی کمتری به شکل کربن دارند بنابراین هدایت گرمایی بیشتری دارند. فولاد های کم کربن یا فولاد خفیف ((Low Carbon Steel (Mild Steel))
به طور معمول شامل 0.04 % تا 0.3 % کربن می باشند. ابن دسته بزرگترین گروه فولاد های کربنی می باشد و تنوع بزرگی از شکل ها را پوشش می دهد که از صفحه های فلزی گرفته تا سازه های میله ای شکل در این گروه قرار گرفته اند. وابسته به خواص مطلوب مورد نیاز در صنعت، عناصر دیگری به این دسته اضافه می شوند و یا در آن افزایش می یابند. به عنوان مثال در فولاد های بسیار کم کربن (Drawing Quality) که به فولادهای تجاری نیز معروف هستند، سطح کربن پایین باقی می ماند و آلومینویوم اضافه می شود و یا برای فولادهای سازه ای میزان کربن بالا بوده و عنصر منگنز افزایش می یابد.
فولاد های کربن متوسط (Medium Carbon Steel):
به طور معمول دارای رنج کربن بین 0.31 % تا 0.6 % می باشند و نرخ منگنز نیز در آنها بین 0.06 % تا 1.65 % است. این گروه نسبت به فولاد های کم کربن مستحکم تر هستند و برش کاری، جوش کاری و فرم دهی در آنها سخت تر است. فولاد های کربن متوسط اغلب اوقات به کمک عملیات حرارتی (Heat Treatment) سخت کاری (Hardened) و آب دیده (Tempered) می شوند.
فولاد های پر کربن (High Carbon Steel):
معمولا به عنوان فولاد های ابزار (carbon tool steel) نیز شناخته می شوند. آنها به طور معمول رنج کربن بین 0.61 % تا 1.50 % دارند. فولاد های پرکربن برای عملیات های برش، جوش و خم کاری بسیار سخت می باشند. هنگامی که تحت عملیات حرارتی قرار میگیرند به شدت سخت و شکننده می شوند.