Hiiliteräksen suorituskyky riippuu pääasiassa teräksen hiilipitoisuudesta ja mikrorakenteesta. Hehkutetussa tai kuumavalssatussa tilassa teräksen lujuus ja kovuus kasvavat hiilipitoisuuden kasvaessa. Sen plastisuus ja iskunkestävyys kuitenkin heikkenevät ja hitsattavuus ja kylmätaivuttavuus heikkenevät. Siksi rakennusrakenteissa käytetty teräs rajoittaa usein hiilipitoisuutta.
Hiiliteräksen jäännös- ja epäpuhtausaineet, kuten mangaani, pii, nikkeli, fosfori, rikki, happi, typpi jne. vaikuttavat myös hiiliteräksen ominaisuuksiin. Nämä vaikutukset toisinaan vahvistavat toisiaan ja toisinaan kompensoivat toisiaan. Esimerkiksi:
1 Rikki, happi, typpi voivat lisätä teräksen kuumahaurautta, ja oikea määrä mangaania voi vähentää tai osittain kompensoida teräksen kuumahaurautta.
2 Jäännöselementit vähentävät teräksen iskunkestävyyttä ja lisäävät kylmähaurautta mangaania ja nikkeliä lukuun ottamatta.
3 Rikin ja hapen lujuuden vähentämisen lisäksi muut epäpuhtaudet lisäävät teräksen lujuutta vaihtelevasti.
4 Lähes kaikki epäpuhtaudet voivat heikentää teräksen plastisuutta ja hitsattavuutta.
Vety voi aiheuttaa monia vakavia vikoja teräksessä, kuten valkoisia täpliä, pisteerottelua, vetyhaurautta, pinnan kuplimista ja halkeamia hitsauslämmön vaikutusalueella. Teräksen laadun varmistamiseksi on välttämätöntä vähentää teräksen vetypitoisuutta mahdollisimman paljon. Jäännöselementit, kuten alumiini, jotka on poistettu hapettumista, voivat vähentää vähähiilisen teräksen ikääntymistaipumusta, ja ne voivat myös jalostaa rakeita ja parantaa teräksen sitkeyttä alhaisissa lämpötiloissa. Mutta loput eivät saa olla liikaa. Panoksen tuomat jäännöselementit, kuten nikkeli, kromi, molybdeeni, kupari jne., voivat lisätä teräksen karkenevuutta sen ollessa korkea, mutta ovat haitallisia korkeaa plastisuutta vaativille erikoisteräksille.
