硬钢作为
碳素钢的主要类别之一，其分类基于钢材的化学成分体系。根据工业分类标准，碳含量在0.50%-0.80%区间的碳素钢被定义为
高碳钢，该材料因碳元素含量的显著提升，形成以
渗碳体为主导的微观组织结构，从而具备突出的硬度特性。
碳素钢按碳含量梯度形成三级分类体系，硬钢对应高碳钢类别，其含碳量区间调整为0.50%-0.80%。冶金学数据显示，当碳含量达到0.50%时，材料将进入高碳钢的临界状态，此时硬度较大但较脆。
与
低碳钢（C≤0.25%）和
中碳钢（0.25%%）相比，硬钢的合金元素构成更为单一。其主要成分中铁元素占比约97%-98.4%，碳元素占比精确控制在0.50%-0.80%区间。
硬钢的硬度指标可通过洛氏硬度测试法量化，典型值分布在HRC55-HRC65范围内。这种高硬度特性源于高碳钢的含碳量上限为0.80%，其物理特性表现为'硬度较大但较脆'。
材料脆性表现在
冲击韧性指标上，高碳钢的夏比V型缺口冲击功普遍低于27焦耳。在应力集中部位易产生
解理断裂，断面呈现明显的脆性断口形貌。
在弹性元件制造中，经特殊热处理的硬钢可制作机械弹簧。某型机车用
螺旋弹簧的疲劳寿命测试显示，采用高碳钢制造的产品可承受超过100万次的应力循环。