Kulstofstål er stål med et kulstofindhold på 2,1 vægtprocent. American Iron and Steel Institute (AISI) definition af kulstofstål siger:
Stål anses for at være kulstofstål i følgende tilfælde:
Intet minimumsindhold er specificeret eller påkrævet for chrom, cobalt, molybdæn, nikkel, niobium, titanium, wolfram, vanadium eller zirconium eller andre grundstoffer tilsat for at opnå den ønskede legeringseffekt;
Det angivne minimumsindhold af kobber må ikke overstige 0,40 %;
eller det maksimale indhold af et af følgende elementer, der ikke overstiger den angivne procentdel: mangan 1,65, silicium 0.60, kobber 0,60.
Udtrykket "kulstofstål" kan også bruges til at henvise til andre stål end rustfrit stål; ved denne anvendelse kan kulstofstål omfatte legeret stål.
Efterhånden som kulstofindholdet stiger, har stål evnen til at blive hårdere og stærkere gennem varmebehandling; dens duktilitet falder dog. Højere kulstofindhold reducerer svejsbarheden uanset den anvendte varmebehandling. I kulstofstål sænker højere kulstofindhold smeltepunktet.
