Zanim zagłębimy się w charakterystykę stali węglowej, wyjaśnijmy najpierw definicję stali.
Stal to rodzaj stopu na bazie żelaza. Czyste żelazo jest kruche i podatne na rdzę, co czyni je nieodpowiednim do zastosowań przemysłowych. Aby temu zaradzić, do żelaza dodaje się węgiel wraz z pierwiastkami takimi jak mangan i fosfor, aby stworzyć materiał stopowy. Termin stal odnosi się konkretnie do tych kompozycji, w których zawartość węgla waha się od około {{0}}.02% do 2.14%. Natomiast żelazo zostało sklasyfikowane jako mające poniżej 0.008% zawartości węgla.
Wraz ze wzrostem zawartości węgla w żelazie staje się ono twardsze, ale jednocześnie staje się bardziej kruche. Podczas gdy staje się mniej podatne na odkształcenia pod wpływem siły, staje się również bardziej podatne na pękanie, szczególnie gdy jest poddawane nagłemu uderzeniu lub siłom przekraczającym jego tolerancję. Dlatego materiały stosowane w maszynach i konstrukcjach muszą posiadać zarówno twardość, jak i wytrzymałość.
Stal zawiera dokładnie taką ilość węgla, jaka równoważy twardość i wytrzymałość żelaza.
Jak wspomniano, różne inne pierwiastki, takie jak mangan, chrom i tytan, są dodawane do stali, aby stworzyć stal stopową i stal specjalną, z których każda ma odrębne cechy. Stale specjalne o cechach, takich jak odporność na rdzę lub odporność na wysoką temperaturę, są opracowywane na podstawie określonych celów.
Spośród różnych rodzajów stali, stal węglowa odnosi się do stali, która nie mieści się w kategorii stali stopowych lub stali specjalnych. Innymi słowy, stal węglowa to stal w stanie naturalnym, bez dodatku specjalistycznych pierwiastków lub procesów. Stal węglowa jest definiowana przez posiadanie pierwiastkowej zawartości pierwiastków innych niż żelazo i węgiel, która jest poniżej określonych wartości. Na przykład chrom jest ograniczony do {{0}}.3% lub mniej, a tytan do 0,05% lub mniej.
Stal węglowa jest klasyfikowana na podstawie zawartości węgla. Wyróżnia się trzy kategorie: stal niskowęglową, stal średniowęglową i stal wysokowęglową.
Stal niskowęglowa odnosi się do materiałów o zawartości węgla wynoszącej od {{0}}.02% do 0.25%, stal średniowęglowa ma zawartość węgla wynoszącą od 0.25% do 0,6%, a stal wysokowęglowa zawiera od 0,6% do 2,14% węgla.
