Thép cacbon kết cấu chất lượng thường được chia ra làm mấy nhóm.

Sợi cacbon (carbon nanotubes) có cấu trúc đặc biệt. Cấu trúc của chúng có thể được hình dung như một tấm graphene (một lớp đơn nguyên tử của cacbon được sắp xếp trong một mạng lục giác) được cuộn lại thành một hình trụ. Để tạo thành cấu trúc ổn định, trên các đầu của ống thường có sự xuất hiện của các hình ngũ giác và lục giác. Theo kiến thức hóa học, cấu trúc fullerene (C60) là một ví dụ điển hình, với 12 hình ngũ giác và 20 hình lục giác đều. Sự phân bố này giúp giảm căng thẳng bề mặt và tạo nên cấu trúc ổn định cho sợi cacbon.

Câu hỏi mô tả quá trình nung nóng một thanh thép rồi nhúng một phần vào nước. Đây là phương pháp tôi bề mặt.

* Tôi bề mặt: Chỉ làm cứng bề mặt vật liệu, trong khi phần lõi vẫn giữ độ dẻo dai. Quá trình này thường được thực hiện bằng cách nung nóng nhanh bề mặt vật liệu, sau đó làm nguội nhanh chóng bề mặt đó.
* Tôi: Quá trình làm cứng toàn bộ vật liệu bằng cách nung nóng đến nhiệt độ thích hợp, giữ nhiệt và sau đó làm nguội nhanh.
* Tôi đẳng nhiệt: Một biến thể của tôi, trong đó vật liệu được làm nguội nhanh đến một nhiệt độ nhất định và giữ ở nhiệt độ đó trong một khoảng thời gian để biến đổi đẳng nhiệt xảy ra, sau đó làm nguội đến nhiệt độ phòng.
* Tôi tự ram: Sau khi tôi, nhiệt độ của vật liệu cao hơn nhiệt độ môi trường nên nhiệt sẽ truyền từ trong ra ngoài giúp ram vật liệu.

Trong trường hợp này, chỉ một phần của thanh thép được nhúng vào nước, do đó chỉ bề mặt của phần đó bị làm cứng. Đây là đặc điểm của tôi bề mặt.

Thép có hàm lượng carbon (%C) dưới 0.8% được gọi là thép trước cùng tích. Điểm cùng tích trong giản đồ Fe-C là 0.8%C, tại đó hợp kim có cấu trúc pearlit (ferrite và cementite xen kẽ). Thép có %C < 0.8% sẽ có cấu trúc ferrite tự do (mềm, dẻo) và pearlit. Thép có %C > 0.8% được gọi là thép sau cùng tích.