按钢的化学成分可分为碳素钢和合金钢两大类。
碳素钢又分为：
①低碳钢，含碳量小于0.25%；
②中碳钢，含碳量为0.25%——0.60%；
③高碳钢，含碳量大于0.6%；
中碳钢热加工及切削性能良好，焊接性能较差。强度、硬度比低碳钢高，而塑性和韧性低于低碳钢。可不经热处理，直接使用冷轧材、冷拉材，亦可经热处理后使用。淬火、回火后的中碳钢具有良好的综合力学性能。能够达到的最高硬度约为HRC55（HB538），σb为600～1100MPa。所以在中等强度水平的各种用途中，中碳钢得到最广泛的应用，除作为建筑材料外，还大量用于制造各种机械零件。
中碳钢属于亚共析钢，其退火组织为珠光体和铁素体。随着钢中碳含量增加，组织中珠光体数量增加，而铁素体数量减少。
碳含量大于0.40%的钢淬火组织为马氏体;碳含量大于0.40%时，除了马氏体外还有少量残留奥氏体，残留奥氏体数量随着钢中碳含量的增加而增加。[1]
中碳钢的最终热处理方式有调质、淬火后低温回火、高频淬火后低温回火、等温淬火和淬火后中温回火。
（1）调质。组织为回火索氏体。这种组织具有良好的综合力学性能，强度较高，塑性和韧性良好。调质用钢要具有良好的淬透性，以保证调质件整个截面上组织和性能均匀。与合金钢相比，碳素钢的淬透性较差，所以只适于截面尺寸不大的中碳钢零件进行调质处理。
（2）淬火后低温回火。组织为回火马氏体，这种组织具有很高的强度和适当的塑性和韧性。
（3）高频淬火后低温回火。高频淬火层组织为极细的隐针马氏体，低温回火后得到回火马氏体，经这种处理可以得到与渗碳处理类似的效果。高频淬火前一般进行调质或正火。所以高频淬火和回火后，零件心部强度较高，塑性和韧性良好，而其表层硬度高，耐磨性好。另外，高频淬火件表层产生压应力，其疲劳极限高，使用寿命长。
（4）等温淬火。组织为贝氏体，这种组织具有较高的强度和良好的塑性和韧性。
（5）淬火后中温回火。组织为回火索氏体。
高强度中碳调质钢，具有一定的塑性、韧性和强度，切削性良好，调质处理后有很好的综合力学性能，淬透性较差，容易产生裂纹，焊接性能不高，焊接之前需要很好预热，焊后需要热处理。
中碳钢主要用于制造较高强度的运动零件，如空气压缩机、泵的活塞，蒸汽透平机的叶轮，重型机械的轴、蜗杆、齿轮等等，表面耐磨的零件，曲轴、机床主轴、滚筒、钳工工具等等。