這類(lèi)鋼必須同時(shí)保證化學(xué)成分和力學(xué)性能。其牌號(hào)是采用兩位數(shù)字表示鋼中平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的萬(wàn)分?jǐn)?shù)。例如45鋼表示鋼中平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.45%；08鋼表示鋼中平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.08%。
優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼主要用于制造機(jī)器零件。一般都要經(jīng)過(guò)熱處理以提高力學(xué)性
能。根據(jù)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同，有不同的用途。08、08F、10、10F鋼，塑性、韌性高，具有優(yōu)良的冷成形性能和焊接性能，常冷軋成薄板，用于制作儀表外殼、汽車(chē)和拖拉機(jī)上的冷沖壓件，如汽車(chē)身、拖拉機(jī)駕駛室等；15、20、25鋼用于制作尺寸較小、負(fù)荷較輕、表面要求耐磨、心部強(qiáng)度要求不高的滲碳零件，如活塞銷(xiāo)、樣板等；30、35、40、45、50鋼經(jīng)熱處理（淬火+高溫回火）后具有良好的綜合力學(xué)性能，即具有較高的強(qiáng)度和較高的塑性、韌性，用于制作軸類(lèi)零件，

鋼的成分偏析導(dǎo)致鋼組織、性能的不均勻，這是鋼制零部件提前失效以及鋼性能潛力難以充分發(fā)揮的重要原因之一。現(xiàn)代生產(chǎn)工藝應(yīng)使鋼的均勻性達(dá)到：轎車(chē)齒輪鋼淬透性帶波動(dòng)為±3HRC；對(duì)合金元素控制水平為碳、鎳、鉬含量≤±0.01%，錳和鉻含量≤±0.02%；軸承鋼淬火后的晶粒度為球形且尺寸波動(dòng)0.8±0. 2μm；抗層狀撕裂鋼（z向鋼）的縱向、橫向和厚度方向的力學(xué)性能，特別是塑、韌性要求大體上相當(dāng)。
（3）超細(xì)組織。超細(xì)組織強(qiáng)化是惟一增加鋼強(qiáng)度而不降低韌性或使韌性略有增加的強(qiáng)化機(jī)制。例如高強(qiáng)度不銹鋼AFC77的晶粒從60μm細(xì)化到2. 3μm，則斷裂韌性KIC從100增加到220MPa·m。核反應(yīng)堆壓力容器鋼板為粗晶時(shí)，其輻照脆化溫度范圍為150～250℃而細(xì)晶鋼降到50～70℃。軸承鋼中的碳化物尺寸細(xì)到≤0.5μm，則軸承壽命大幅度提高。