Kolstål är en metallegering som bildas som ett resultat av att kombinera järn och kol. Stål anses vanligtvis vara kolstål när proportionerna av andra spårämnen i det inte överstiger vissa procentsatser. De maximala procentsatserna är vanligtvis 1.65 procent för mangan och 0.6 procent för koppar och kisel. Kopparprocenten ska vara minst 0.4 procent. Stål som även innehåller högre eller specificerade mängder av andra grundämnen, såsom nickel, krom eller vanadin, kallas legerat stål.
Tillverkare lägger till kol till järn för att stelna strukturerna i det och stärka den resulterande metallen. Det är ett av de mest kostnadseffektiva legeringsmaterialen och att ändra mängden kol förändrar stålets egenskaper. Kolstål kan klassificeras som lågkolstål, medelkolstål, högkolhaltigt stål och ultrahögkolstål.
Stål med mycket låga mängder kol, cirka 0.05 procent till 0.3 procent, kallas lågkolhaltiga stål och liknar järn. De är mycket formbara, vilket gör dem svåra att bearbeta. De används för att göra platta valsade plåtar eller stålband som används för att skapa fartyg, trådprodukter, karosser, hushållsapparater, plåtplåtar och mer. Lågkolhaltiga stål är billigare, men de kan inte ändras genom värmebehandling, vilket är anledningen till att de vanligtvis används för tillverkning och paneländamål.
Att öka kolhalten gör kolstålet hårdare och starkare men minskar stålets svetsbarhet och duktilitet och det gör stålet sprödare. Tillverkare lägger också till spårmängder av andra legeringsmaterial till kolstål som inte påverkar stålets egenskaper utan låter dem kontrollera vissa stålkvaliteter. Bland de egenskaper som påverkas är stålets elasticitet, styrka och hårdhet.
Stål med medelhög kolhalt har en högre kolhalt på cirka 0.3 procent till 0.6 procent. Dessa är lättare att bearbeta, och vissa tillverkare lägger till lite kisel och mangan till stålet för att förbättra dess kvalitet. Dessa stål är fortfarande billiga och används för att tillverka saker som axlar, växlar, axlar, skenor, rörledningar och kopplingar.
Stål med hög kolhalt är mycket svåra att svetsa eftersom de innehåller kol i intervallet 0.6 procent till 1.0 procent. De har även högre andelar mangan, som tillsätts för att öka stålets härdbarhet. Högkolhaltigt stål är mycket känsligt för värme, och det blir lätt att flamhärda, vilket gör att det kan bearbetas i många olika former. Stål med hög kolhalt har större draghållfasthet och används för att skapa produkter som skärverktyg, blad, fjädrar och höghållfasta trådar.
Stål med ultrahögt kol har kol i intervallet 1.25 procent till 2.0 procent. Det är inte möjligt att kallbearbeta den här typen av kolstål, eftersom det är ganska skört. Ultrahögkolstål används för att skapa komponenter som kräver extrem hårdhet, såsom knivar, skärverktyg och stora delar. De är mycket känsliga för värme och har god bearbetbarhet och överlägsen slitstyrka.