Hiiliteräs on metalliseos, joka yhdistää raudan ja hiilen. Hiiliteräksen eri käyttötarkoitukset riippuvat seokseen lisätyn hiilen määrästä; esimerkiksi hiiliterästä, jossa on pienin määrä hiiltä, kutsutaan takorautaksi ja sitä käytetään esimerkiksi aidoihin. Keskihiiliteräs, jota kutsutaan myös pehmeäksi teräkseksi, on terästyyppi, jota käytetään rakennusten ja siltojen rakenteellisiin tarkoituksiin. Korkeahiilistä terästä käytetään jousiin ja teräslankoihin, kun taas erittäin korkeaa hiiliterästä kutsutaan valurautaksi ja sitä käytetään usein ruukkujen valmistukseen.
On olemassa kahdenlaisia terässeoksia, jotka ovat tyypillisesti tuttuja tavalliselle ihmiselle: hiiliteräs ja ruostumaton teräs. Hiiliteräs yhdistää raudan hiilen kanssa, kun taas ruostumaton teräs yhdistää raudan ja kromin. Useimpien on helppo tunnistaa ruostumaton teräs, koska kromi muodostaa metallin päälle kiiltävän pinnoitteen, joka on heijastava ja huokoinen, mikä tekee ruostumattomasta teräksestä yksinkertaisen puhdistaa ja koristaa. Yksi hiiliteräksen yleisistä määritelmistä on mikä tahansa teräs, joka ei ole ruostumatonta.
Hiiliteräksen hiili tekee metallista kovempaa ja vahvempaa kuin ruostumaton teräs, mutta se on myös vähemmän muokattavissa. Lisäämällä hiilimääriä seosseokseen saadaan hiiliterästä, joka on yhä kovempaa ja hauraampaa. Hiiliteräksessä on neljä luokkaa, jotka erottuvat seosseokseen lisätyn hiilen määrästä. Hiiliteräksen käyttö riippuu tämän luokan luokituksesta.
Hiiliterästä, jolla on alhaisin hiilipitoisuus, kutsutaan tyypillisesti takorautaksi; metalli on kovaa, mutta ei haurasta. Tämän tyyppistä hiiliterästä käytetään aitojen, ketjunlenkkien, porttien ja kaiteiden valmistukseen. Sen alhaisempi hiilipitoisuus tarkoittaa, että se on joustavasti “muokattavissa” koristetarkoituksiin.
Yleisimmin käytetyllä hiiliteräksellä on keskipitkä hiilipitoisuus; hiiliteräksen käyttötarkoituksiin tässä luokassa kuuluvat rakenneteräs rakennusten ja siltojen rakentamiseen. Sitä käytetään myös osina kulutustavaroissa, kuten autoissa, jääkaapissa ja pesukoneissa. Laivat käyttävät keskihiilistä terästä rakenneosana.
Korkeahiilinen teräs on kovaa, mutta haurasta ja vähemmän helposti työstettävää. Tämän luokan hiiliteräksen käyttötarkoitukset ovat tyypillisesti valmistustarkoituksia. Tämän tyyppistä hiiliterästä käytetään usein jousien ja lujien lankojen luomiseen. Lisääntynyt kovuus tekee tästä terästuotteesta ihanteellisen leikkaustyökaluihin, lävistimiin, muottiin ja teollisuusveitsiin.
Hiiliterästä, jossa on erittäin korkea hiilipitoisuus, kutsutaan yleisesti valurautaksi. Tämäntyyppinen valurauta on erittäin kovaa, mutta erittäin haurasta. Siinä on vain vähän muokattavuutta, eikä sitä voida helposti hitsata tai liimata. Usein sitä käytetään valurautaisiin kattiloihin, kuumavesilämpöpattereihin ja tietyntyyppisiin lampunvarsiin. Teollisesti tämäntyyppistä hiiliterästä käytetään valuihin, koska korkea hiilipitoisuus alentaa sulamispistettä.