碳素工具钢含碳量在0.65～1.35%之间，经热处理后可得到高硬度和高耐磨性，主要用于制造各种工具、刃具、模具和量具（见工具钢）。

含碳量在2.11%时，作为铸铁和碳钢的黄金分割点。碳含量在2.11%之前为碳钢。碳含量在2.11%之后为铸铁。而碳含量在0.0218%至0.77%之间称为亚共析钢，0.77%至2.11%之间称为过共析钢。含碳量为0.77%为共析钢。碳含量在2.11%至4.3%，称为亚共晶白口铸铁，碳含量在4.3%至6.69%之间称为过共晶白口铸铁。碳含量在4.3%为共晶白口铸铁。

碳素钢的性能主要取决于钢的含碳量和显微组织。在退火或热轧状态下，随含碳量的增加，钢的强度和硬度升高，而塑性和冲击韧性下降。焊接性和冷弯性变差。所以工程结构用钢，常限制含碳量。

碳素钢中的残余元素和杂质元素如锰、硅、镍、磷、硫、氧、氮等，对碳素钢的性能也有影响。这和影响有时互相加强，有时互相抵销。例如：硫、氧、氮都能增加钢的热脆性，而适量的锰可减少或部分抵销其热脆性。残余元素除锰、镍外都降低钢的冲击韧性，增加冷脆性。除硫和氧降低强度外，其它杂质元素均在不同程度上提高钢的强度。几乎所有的杂质元素都能降低钢的塑性和焊接性。

铁碳合金相图的应用

毛坯成型方法有：铸造、焊接、锻压。其中锻压是这三种毛坯成型中综合力学性能的一种。锻压工艺是将坯料加热至奥氏体区域，使其有良好的塑性和低的抗变形性能，在施加外力的情况下改变其尺寸、结构、力学性能的加工方法。在这里可以知道，锻压是碳钢在完全奥氏体化的情况下，其塑性好，有较低的抗变形能力。因此，要使其完全奥氏体化，其温度控制合理，才能够达到要求。从图看线1、线3，分别代表的是亚共析钢、过共析钢组织随温度变化其性能会改变的情况。当亚共析钢加热到727℃时，P开始向A转变。当继续加热至GS的交点a时，F完全转变成A了。此时，塑性变形能力较好，抗变形能力小。温度继续上升，其塑性变形会有提高，但是温度过高，施加压力过程中，会使坯料表面产生加工硬化，同时会伴随有脱碳现象。因此，一般将始锻温度控制在固相线以下200℃左右。终端温度控制在PSK线以上60℃左右。合理控制好锻压温度，既可以保证坯料有良好的锻压性能，能够满足预期形状、尺寸精度要求。同时，可以避免加工硬化带来的内应力裂纹、脱碳现象。铁碳合金由含碳量不同被分为碳钢、铸铁两大类材料，铸铁的铸造性能好，强度硬度高属脆性材料。碳钢铸造性能一般，但综合力学性能较铸铁好。因此，对于结构复杂又承受静载荷零件选择铸铁。对于形状复杂而又要求有一定力学性能承受一定量动载荷的零件，可以考虑用碳钢，或者合金钢。

生产性废钢铁

生产性废钢铁一部分是各个使用钢材制造终端使用商品的边角余料；这一部分通过市场交易回到钢铁企业进行再次冶炼。另一部分是各钢铁企业自产的返回废钢铁，是企业内部各个生产单元诸如，车间、分厂在生产过程中下来的边角余料例如：切头、切尾、铸余、废品、试样、钢屑、下脚料等。生产性废钢铁的特点是：质量很好，钢水收得率高，钢种明确，化学成分清楚。管理好这部分废钢铁对于降低生产成本有着重要愈义。但是，随着各个行业的技术进步和对节能降耗降低成本的追求，以及钢铁企业实现转炉（电炉）+全连铸以来，成材率提高，自产返回废钢铁减少，生产性废钢铁趋于减少趋势。