Učinak ugljičnog čelika uglavnom ovisi o sadržaju ugljika i mikrostrukturi čelika. U žarenom ili vruće valjanom stanju, čvrstoća i tvrdoća čelika rastu s povećanjem sadržaja ugljika. Međutim, njegova plastičnost i udarna žilavost se smanjuju, a zavarljivost i hladno savijanje se pogoršavaju. Stoga čelik koji se koristi u inženjerskim konstrukcijama često ograničava sadržaj ugljika.
Zaostali elementi i elementi nečistoća kao što su mangan, silicij, nikal, fosfor, sumpor, kisik, dušik itd. u ugljičnom čeliku također imaju utjecaj na svojstva ugljičnog čelika. Ovi se učinci ponekad međusobno pojačavaju, a ponekad se međusobno kompenziraju. Na primjer:
1 Sumpor, kisik, dušik mogu povećati vruću krtost čelika, a odgovarajuća količina mangana može smanjiti ili djelomično ublažiti njegovu vruću krtost.
2 Zaostali elementi smanjuju udarnu žilavost čelika i povećavaju hladnu krtost osim mangana i nikla.
3 Osim što smanjuju čvrstoću sumpora i kisika, drugi nečistoći povećavaju čvrstoću čelika u različitim stupnjevima.
4 Gotovo svi nečistoći mogu smanjiti plastičnost i zavarljivost čelika.
Vodik može uzrokovati mnoge ozbiljne nedostatke u čeliku, poput bijelih mrlja, segregacije točaka, vodikove krtosti, površinskih mjehurića i pukotina u zoni utjecaja topline zavara. Kako bi se osigurala kvaliteta čelika, potrebno je što je više moguće smanjiti sadržaj vodika u čeliku. Preostali elementi kao što je aluminij, koji su deoksidirani, mogu smanjiti tendenciju starenja čelika s niskim udjelom ugljika, a također mogu pročistiti zrna i poboljšati žilavost čelika na niskim temperaturama. Ali ostatak ne bi trebao biti previše. Zaostali elementi uneseni punjenjem, kao što su nikal, krom, molibden, bakar itd., mogu povećati prokaljivost čelika kada je visoka, ali su nepovoljni za posebne čelike koji zahtijevaju visoku plastičnost.
