碳鋼
碳鋼也叫碳素鋼，是含碳量（wc）小于2%的鐵碳合金。碳鋼除含碳外一般還含有少量的硅、錳、硫、磷。
按用途可以把碳鋼分為碳素結構鋼、碳素工具鋼和易切削結構鋼三類。碳素結構鋼又可分為建筑結構鋼和機器制造結構鋼兩種。
按含碳量可以把碳鋼分為低碳鋼(wc≤0.25%)，中碳鋼(wc 0.25%~0.6%)和高碳鋼(wc >0.6%)。按磷、硫含量可以把碳素鋼分為普通碳素鋼(含磷、硫較高)、優質碳素鋼(含磷、硫較低)和高級優質鋼(含磷、硫更低)。
一般碳鋼中含碳量越高則硬度越高，強度也越高，但塑性降低。
在鋼中除含有鐵、碳和少量不可避免的硅、錳、磷、硫元素以外，還含有一定量的合金元素，鋼中的合金元素有硅、錳、鉬、鎳、鉻、釩、鈦、鈮、硼、鉛、稀土等其中的一種或幾種，這種鋼叫合金鋼。
各國的合金鋼系統，隨各自的資源情況、生產和使用條件不同而不同，國外以往曾發展鎳、鉻鋼系統，我國則發展以硅、錳、釩、鈦、鈮、硼、稀土為主的合金鋼系統。
合金鋼在鋼的總產量中約占百分之十幾，一般是在電爐中冶煉的按用途可以把合金鋼分為8大類，它們是：合金結構鋼、彈簧鋼、軸承鋼、合金工具鋼、高速工具鋼、不銹鋼、耐熱不起皮鋼，電工用硅鋼 。
機械結構鋼
這類鋼是指適用于制造機器和機械零件的合金鋼。它是在優質碳紊鋼的基礎上，適當地加入一種或數種合金元素，用來提高鋼的強度、韌性和淬透性。這類鋼通常要經過熱處理(如調質處理、表面硬化處理)后使用。主要包括常用的合金結構鋼和合金彈簧鋼兩大類，其中包括調質處理的合金鋼、表面硬化處理的合金鋼(滲碳鋼、氮化鋼、表面高頻淬火鋼等)、冷塑性成型用合金鋼(冷頂鍛用鋼、冷擠壓用鋼等)。按化學成分基本組成系列可分為Mn系鋼、SiMn系鋼、Cr系鋼、CrMo系鋼、CrNiMo系鋼、Nj系鋼、B系鋼等。
鋼軌主要承受機車車輛的壓力及沖擊載荷，因此，要求有足夠的強度和硬度及一定的韌性。通常采用的鋼軌鋼是平爐和轉爐冶煉的碳素鋼，這種鋼含碳wc0.6%~0.8%，屬于中碳鋼和高碳鋼，但鋼中含錳量WMn較高，在0.6%~1.1%的范圍內。
已廣泛采用普通低合金鋼鋼軌，如高硅軌、中錳軌、含銅軌、含鈦軌等。普通低合金鋼軌比碳素鋼軌耐磨、耐腐蝕，使用壽命有很大提高。
