Karbon çeliğinin sertliği, karbon teması, alaşımdaki diğer elementlerin miktarı ve türü ve çeliği oluşturmak için kullanılan özel işlemler dahil olmak üzere bir dizi farklı faktörden etkilenebilir. % 0.05 ile% 0.25 arasında karbon içeren düşük karbonlu çelik tipik olarak en yumuşak çeşittir, ancak karbonlama olarak bilinen bir işlemle sertleştirilebilir. % 2'ye kadar karbon içerebilen ultra yüksek karbon çeliği tipik olarak en zorudur, ancak her bir ürünün nihai sertliği çeşitli ısıl işlem prosesleriyle de belirlenir. Su verme işlemleri karbon çeliğinin sertliğini yaklaşık dört kat artırabilir, ancak daha sonra temperleme tipik olarak sertliği azaltır.
Karbon çeliği, esas olarak demir ve karbondan oluşan bir alaşımdır. Diğer elemanlar da, tipik olarak çok küçük miktarlarda mevcut olabilir. Silisyum ve bakır gibi elementler tipik olarak çeşitli alaşımların% 0.6'sından daha azını oluştururken, karbon çeliğini tam olarak neyin oluşturduğunun birkaç farklı tanımı vardır. Bazı karbon çeliği alaşımları, manganez gibi elementlerin% 1,6'sına da sahip olabilir. Yaygın olarak karbon çeliği olarak adlandırılan birkaç farklı alaşım bulunduğundan, her bir tür farklı bir sertliğe sahip olma eğilimindedir.
Karbon çeliğinin sertliğini etkileyen ana faktör alaşımda mevcut olan karbon miktarıdır. Düşük karbonlu çelikler en yumuşak olma eğilimindedir, ultra yüksek karbonlu çelikler ise oldukça sert ve kırılgan olabilir. Sertliği arttırmak veya azaltmak için karbon çeliğinin fiziksel özelliklerini çeşitli işlemlerle değiştirmek de mümkündür.
Düşük karbonlu çelik nispeten yumuşak olsa da, karbüratörleşme olarak bilinen bir işlem sertleşmesine neden olabilir. Bu ısıl işlem, aslında alaşımın, ilave karbonu katı, sıvı ve kömür ve karbon monoksit gibi gaz kaynaklarından emmesine neden olur. Karbon tipik olarak sadece metal yüzeyine emilir, bu da bir sertleştirilmiş dış tabaka ve daha yumuşak, sünek bir çekirdek ile sonuçlanır.
Yüksek içerikli karbonlu çeliklerin başlaması çok zor olma eğilimindedir, ancak su verme işlemleri onları daha da zorlaştırabilir. Karbon çelik alaşımı çok sert olsa da, tipik olarak oldukça kırılgan olacaktır. Bazı istisnai sert alaşımlar aslında karbon çeliğinin sertliğini azaltan ve sünekliği artıran söndürme ve tavlama işlemlerine tabi tutulur. Tavlama gibi diğer işlemler de sünekliği etkili bir şekilde arttırabilir ve karbon çeliğinin toplam sertliğini azaltabilir.
