Según lo define el American Iron and Steel Institute, cualquier acero se considera acero al carbono cuando no hay un contenido mínimo especificado para cualquier otro elemento de aleación que no sea el carbono. Los aceros al carbono contienen un contenido de carbono entre 0.05 y 3 por ciento, y cantidades mínimas de otros elementos, como el manganeso. El acero con bajo contenido de carbono contiene un contenido máximo de carbono del 0,35 por ciento; Acero al carbono medio, máximo 0,6 por ciento; y aceros de alto contenido en carbono, hasta el 2,5 por ciento.
Cuando está presente como un elemento de aleación, el carbono hace que el acero se vuelva más duro y más frágil cuando se apaga. Estos efectos se intensifican a medida que aumenta el contenido de carbono en el acero. Debido a su naturaleza quebradiza después del proceso de enfriamiento, los aceros con mayor contenido de carbono deben tratarse térmicamente para obtener un equilibrio entre dureza y resistencia. Los contenidos con mayor contenido de carbono también hacen que el acero tenga una ductilidad y soldabilidad reducidas.
A pesar de los efectos adversos que el carbono puede tener sobre el acero, los aceros al carbono representan aproximadamente el 90 por ciento de todos los aceros producidos. Los aceros de carbono medio se utilizan con frecuencia en aplicaciones que requieren un equilibrio entre resistencia, ductilidad y resistencia al desgaste, como las piezas de automóviles. Los aceros con alto contenido de carbono se utilizan para aplicaciones que requieren un alto nivel de resistencia, como cableado y resortes de alta resistencia. El acero de carbono ultraalto, una clasificación designada para aceros que contienen entre un 2,5 y un 3 por ciento de carbono, se usa únicamente para aplicaciones que requieren un nivel muy alto de dureza, como punzones y ejes.
