Hiiliteräksen kovuuteen voivat vaikuttaa monet eri tekijät, mukaan lukien hiilen kosketus, muiden seoksen elementtien määrä ja tyyppi sekä teräksen luomiseen käytetyt erityiset prosessit. Vähähiilinen teräs, joka sisältää 0.05–0.25% hiiltä, on tyypillisesti pehmein lajike, vaikka se voidaan kovettaa hiilentämisellä. Erittäin korkea hiiliteräs, joka voi koostua jopa 2% hiilestä, on tyypillisesti vaikein tyyppi, vaikka kunkin tuotteen lopullinen kovuus määräytyy myös eri lämpökäsittelyprosesseilla. Sammutusprosessit voivat lisätä hiiliteräksen kovuutta noin neljä kertaa, vaikka myöhempi karkaisu tyypillisesti alentaa kovuutta.
Hiiliteräs on seos, joka koostuu pääasiassa raudasta ja hiilestä. Myös muita elementtejä voi olla läsnä, tyypillisesti hyvin pieniä määriä. Hiiliteräksen tarkalle määritelmälle on muutama eri määritelmä, vaikka elementtien, kuten pii ja kupari, osuus tyypillisesti on alle 0.6% eri seoksista. Joissakin hiiliterässeoksissa voi olla jopa 1.6% alkuaineita, kuten mangaania. Koska on olemassa useita erilaisia seoksia, joita kaikkia kutsutaan yleisesti hiiliteräkseksi, jokaisella tyypillä on yleensä erilainen kovuus.
Ensisijainen hiiliteräksen kovuuteen vaikuttava tekijä on seoksessa olevan hiilen määrä. Vähähiiliset teräkset ovat yleensä pehmeimpiä, kun taas erittäin korkeat hiiliteräkset voivat olla melko kovia ja hauraita. Hiiliteräksen fysikaalisia ominaisuuksia on myös mahdollista muuttaa eri käsittelyillä joko kovuuden lisäämiseksi tai vähentämiseksi.
Vaikka vähähiilinen teräs on suhteellisen pehmeää, hiiltymisprosessi voi vaikeuttaa sitä. Tämä lämpökäsittelyprosessi saa lejeerinkin itseensä absorboimaan lisää hiiltä kiinteistä, nestemäisistä ja kaasumaisista lähteistä, kuten hiilestä ja hiilimonoksidista. Hiili imeytyy tyypillisesti vain metallin pintaan, mikä johtaa kotelon kovettuneeseen ulkokerrokseen ja pehmeämpään, taipuisaan ytimeen.
Korkeapitoiset hiiliteräkset ovat yleensä erittäin vaikeita aloittaa, mutta sammutusprosessit voivat vaikeuttaa niitä entisestään. Jos hiiliterässeos on kuitenkin liian kova, se on tyypillisesti myös melko hauras. Jotkut poikkeuksellisen kovat seokset ovat itse asiassa alttiina sammutus- ja karkaisuprosesseille, jotka voivat vähentää hiiliteräksen kovuutta ja lisätä sitkeyttä. Muut prosessit, kuten hehkutus, voivat myös tehokkaasti lisätä sitkeyttä ja vähentää teräksen kokonaiskovuutta.