脫碳是鋼加熱時表面碳含量降低的現象。脫碳的過程就是鋼中碳在高溫下與氫或氧發生作用生成甲烷或壹氧化碳。其化學方程式如下；
2Fe3C+O26Fe+2CO
Fe3C+2H23Fe+CH4
Fe3C+H2O3Fe+CO+H2
Fe3C+CO23Fe+2CO
這些反應是可逆的，即氫、氧和二氧化碳使鋼脫碳，而甲烷和壹氧化碳則使鋼增碳。
脫碳是擴散作用的結果，脫碳時壹方面是氧向鋼內擴散；另壹方面鋼中的碳向外擴散。從最後的結果看，脫碳層只在脫碳速度超過氧化速度時才能形成。當氧化速度很大時，可以不發生明顯的脫碳現象，即脫碳層產生後鐵即被氧化而成氧化鐵皮。因此，在氧化作用相對較弱的氣氛中，可以形成較深的脫碳層。
變壓器矽鋼片要求合碳量盡量低，除在冶煉上應加以控制外，在鍛軋加熱時還應利用脫碳現象，使碳含量進壹步下降，從而獲得容易磁化的性能。但對大多數鋼來說，脫碳會使其性能變壞，故均視為缺陷。特別是高碳工具鋼、軸承鋼、高速鋼及彈簧鋼，脫碳更是壹種嚴重的缺陷。
脫碳層的組織特征：脫碳層由於碳被氧化，反映在化學成分上其含碳量較正常組織低；反映在金相組織上其滲碳體（Fe3C）的數量較正常組織少；反映在力學性能上其強度或硬度較正常組織低。
鋼的脫碳層包括全脫碳層和部分脫碳層（過渡層）兩部分。部分脫碳層是指在全脫碳層之後到鋼含碳量正常的組織處。在脫碳不嚴重的情況下，有時僅看到部分脫碳層而沒有全脫碳層。
關於脫碳層深度可根據脫碳成分、組織及性能的變化，采用多種方法測定。例如逐層取樣化學分析鋼的含碳量，觀察鋼的表面到心部的金相組織變化，測定鋼的表層到心部的顯微硬度變化等等。實際生產中以金相法測定鋼的脫碳層最為普遍。