用於制作刃具、模具和量具的碳素鋼。與合金工具鋼相比，其加工性良好，價格低廉，使用范圍廣泛，所以它在工具生產中用量較大。碳素工具鋼分為碳素刃具鋼、碳素模具鋼和碳素量具鋼。碳素刃具鋼指用於制作切削工具的碳素工具鋼，碳素模具鋼指用於制作冷、熱加工模具的碳素工具鋼，碳素量具鋼指用於制作測量工具的碳素工具鋼。
此類鋼一般以退火狀態交貨，根據需方要求也可以不退火狀態交貨。退火鋼材的硬度、斷口組織、網狀碳化物、珠光體組織、試樣淬火硬度、淬透性深度和鋼材表面脫碳層深度應符合中國國傢標準GB1298規定。此類鋼中存在網狀碳化物和層片狀珠光體時，容易產生淬火變形、開裂和硬度不均勻，並降低刃具耐磨性，容易引起刃具崩刃，降低刃具壽命。為瞭防止網狀碳化物的產生，鋼材要反復鍛造，鍛後要快速冷卻。通過球化退火可使層片狀珠光體中的滲碳體球化。此類鋼淬火加熱一般用鹽浴爐，它可防止或減輕工具表層脫碳。在淬火冷卻時要註意防止變形和開裂，為此一般采用分級淬火或等溫淬火，有的采用高頻淬火。淬火後應及時回火，以防停放時發生變形或開裂。
碳素工具鋼生產成本較低，原材料來源方便；易於冷、熱加工，在熱處理後可獲得相當高的硬度；在工作受熱不高的情況下，耐磨性也較好，因而得到廣泛應用。其中，高級優質碳素工具鋼韌度較高，磨削時可獲得較高的光潔度，適宜制造形狀復雜、精度較高的工具。但是，這類鋼紅硬性較差，工作溫度超過250℃以後，硬度和耐磨性迅速下降。這類鋼淬透性低，工具斷面尺寸大於15mm時，水淬後隻有表面層得到高的硬度，故不能做大尺寸的工具。這類鋼淬火溫度范圍窄，易過熱，淬火時畸變、開裂傾向性大，且易產生軟點。
與合金工具鋼相比，此類鋼淬透性低，在水中淬透直徑為15mm，而在油中淬透直徑僅為5mm。另外，此類鋼的熱硬性低，工作溫度高於250℃時鋼的硬度和耐磨性急劇下降，從而鋼的切削能力顯著降低，所以此類鋼隻適於制作尺寸小、形狀簡單、切削速度低、進刀量小、工作溫度不高的工具。
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