當鋼被加熱到高溫時，表面層與周圍空氣中氧反應，因而引起氧化和脫碳。

鋼材熱處理

氧化是一種現象，在氧化過程中，基體金屬與周圍空氣中的氧反應產生氧化膜，如氧化進一步發生，氧化物就會從金屬表層剝落下來。一般來說，隨著加熱溫度的上升以及加熱時間的增加，氧化層的厚度會顯著增加。

熱軋鋼坯過程會產生氧化

脫碳是一種常見的現象，鋼中的碳與空氣中的氧、二氧化碳和氫氣反應，產生一氧化碳或甲烷，導致表層金屬中的碳逃逸，這就減少了表層金屬中的碳含量。這里需要注意一點，只有當碳氧化的速度小于表層金屬氧化的速度，才會發生脫碳現象。

鋼表面脫碳層

最常見的情況是，氧化和脫碳同時發生，當氧化的速度大于脫碳的速度時，表面只會發生氧化而不會發生脫碳，即在氧化物下面不會觀察到脫碳層。實際上，脫碳的速度通常大于氧化的速度，所以氧化物層和脫碳層經常同時存在。

當脫碳發生在A3溫度以上時，脫碳層深，碳含量在脫碳層中變化趨勢較緩。當脫碳發生在A3溫度以下時，脫碳層淺，碳含量在脫碳層中變化較為劇烈。

調質鋼表面脫碳層

Cr可以降低碳的擴散速度，在金屬表面形成致密的氧化膜層抑制氧的滲透。Si、W、Mo會加大脫碳，如果含有較多上述元素，在熱軋和熱處理過程中，應十分關注脫碳問題。

鋼表面脫碳層，白色為鐵素體，碳在晶界擴散速度更快晶界脫碳更為顯著

如何解決脫碳問題呢？通常采用的方法是氣體保護，如采用干燥的氮氣或富含碳氣體也可以達到抑制脫碳的目的。