O desempenho do aço carbono depende principalmente do teor de carbono e da microestrutura do aço. No estado recozido ou laminado a quente, a resistência e a dureza do aço aumentam à medida que o teor de carbono aumenta. No entanto, a sua plasticidade e resistência ao impacto são reduzidas e a soldabilidade e a flexibilidade a frio são deterioradas. Portanto, o aço utilizado em estruturas de engenharia muitas vezes limita o teor de carbono.
Elementos residuais e elementos de impureza como manganês, silício, níquel, fósforo, enxofre, oxigênio, nitrogênio, etc. no aço carbono também afetam as propriedades do aço carbono. Estes efeitos por vezes reforçam-se e por vezes compensam-se. Por exemplo:
1 Enxofre, oxigênio e nitrogênio podem aumentar a fragilidade do aço a quente, e a quantidade certa de manganês pode reduzir ou compensar parcialmente sua fragilidade a quente.
2 Os elementos residuais reduzem a resistência ao impacto do aço e aumentam a fragilidade a frio, exceto manganês e níquel.
3 Além de reduzir a resistência do enxofre e do oxigênio, outros elementos de impureza aumentam a resistência do aço em graus variados.
4 Quase todos os elementos de impureza podem reduzir a plasticidade e soldabilidade do aço.
O hidrogênio pode causar muitos defeitos graves no aço, como manchas brancas, segregação de pontos, fragilização por hidrogênio, bolhas na superfície e rachaduras na zona afetada pelo calor da solda. Para garantir a qualidade do aço, é necessário reduzir ao máximo o teor de hidrogênio no aço. Elementos residuais como o alumínio, que são desoxidados, podem reduzir a tendência de envelhecimento do aço de baixo carbono, além de refinar os grãos e melhorar a tenacidade do aço em baixas temperaturas. Mas o resto não deve ser demais. Os elementos residuais trazidos pela carga, como níquel, cromo, molibdênio, cobre, etc., podem aumentar a temperabilidade do aço quando esta é alta, mas são desvantajosos para aços especiais que requerem alta plasticidade.
