Ugljični čelik je metalna legura koja kombinira željezo i ugljik. Različite upotrebe ugljičnog čelika ovise o količini ugljika dodanog leguri; na primjer, ugljični čelik s najmanjom količinom ugljika naziva se kovano željezo i koristi se za stvari poput ograde. Čelik sa srednjim ugljikom, koji se također naziva i blagi čelik, je vrsta čelika koja se koristi za konstrukcijske svrhe u zgradama i mostovima. Visokougljični čelik koristi se za opruge i čelične žice, dok se ultravisokougljični čelik naziva lijevano željezo i često se koristi za izradu lonaca.
Postoje dvije vrste legure čelika koje su obično poznate prosječnoj osobi: ugljični čelik i nehrđajući čelik. Ugljični čelik kombinira željezo s ugljikom, dok nehrđajući čelik kombinira željezo s kromom. Većini ljudi je lako identificirati nehrđajući čelik, jer krom stvara sjajnu prevlaku na metalu koja je reflektirajuća i neporozna, čineći nehrđajući čelik jednostavnim za čišćenje i dekorativnost. Jedna od uobičajenih definicija ugljičnog čelika je svaki čelik koji nije nehrđajući.
Ugljik u ugljičnom čeliku čini metal tvrđim i jačim od nehrđajućeg čelika, ali je i manje savitljiv. Dodavanje veće količine ugljika u smjesu legure rezultira ugljičnim čelikom koji je sve tvrđi i krhkiji. Postoje četiri kategorije ugljičnog čelika koje se razlikuju po količini ugljika dodanog u smjesu legure. Upotreba ugljičnog čelika ovisi o klasifikaciji ove kategorije.
Ugljični čelik s najnižim sadržajem ugljika obično se naziva kovano željezo; metal je tvrd, ali nije lomljiv. Ova vrsta ugljičnog čelika koristi se za ograde, lančane karike, vrata i ograde. Njegov niži sadržaj ugljika znači da ima fleksibilnost da se “uradi” u dizajne za ukrasne svrhe.
Ugljični čelik koji se najčešće koristi ima srednji sadržaj ugljika; upotreba ugljičnog čelika u ovoj kategoriji uključuje konstrukcijski čelik za izgradnju zgrada i mostova. Također se koristi za dijelove u potrošačkim proizvodima kao što su automobili, hladnjaci i perilice rublja. Brodovi koriste srednje-ugljični čelik kao strukturnu komponentu.
Čelik s visokim udjelom ugljika je tvrd, ali lomljiv i teže se obrađuje. Upotreba ugljičnog čelika u ovoj kategoriji obično je u proizvodne svrhe. Ova vrsta ugljičnog čelika često se koristi za izradu opruga i žica visoke čvrstoće. Povećana tvrdoća čini ovu kategoriju čelika idealnom za rezne alate, proboje, kalupe i industrijske noževe.
Ugljični čelik s ultra visokim sadržajem ugljika obično se naziva lijevano željezo. Ova vrsta lijevanog željeza je vrlo tvrda, ali vrlo lomljiva. Ima malu ili nikakvu savitljivost i ne može se lako zavariti ili alatom. Često se koristi za posude od lijevanog željeza, radijatore za toplu vodu i određene vrste stupova za svjetiljke. Industrijski se ova vrsta ugljičnog čelika koristi za odljevke, jer visok sadržaj ugljika snižava točku taljenja.