При нагреве стали происходит взаимодействие поверхности металла с окружающей средой. При этом может происходить выгорание углерода в поверхностном слое по реакции: C+O₂CO₂. Этот процесс называется обезуглероживанием.

Обезуглероживание может происходить в окислительной газовой среде, а также в сухом или влажном водороде при температуре более 700 °C. Избежать обезуглероживания можно при нагреве в защитной газовой среде или вакууме.
Структура полностью обезуглероженной зоны представляет собой чистый феррит. В структуре переходного слоя доля феррита постепенно уменьшается по мере удаления от кромки до тех пор, пока содержание углерода не будет соответствовать исходному.
Если обезуглероживание не проводится специально, то оно представляет собой брак и регламентируется ГОСТом.
ГОСТ 1763-68 дает  изображения обезуглероженных слоев некоторых сталей. В силу  давности этого ГОСТа изображения структур не особо качественные (рис. 1).

а	б

Рисунок 1. Изображения структуры обезуглероженной зоны сталей 45 (а) и 40Х11(б) по ГОСТ 1763-68.

Современная металлография позволяет получить более качественные структуры. На рис. 2 показана зона обезуглероживания в стали 40Х2МА. Обезуглероживание здесь частичное, в поверхностном слое еще есть перлит. При повышении увеличения до 500^х в поверхностной зоне хорошо различаются зерна феррита и перлита (рис.3, а). На рис.3,б показана структура сердцевины, где обезуглероживание отсутствует. Структура представляет собой зерна перлита с ферритной сеткой. Вероятно, образец охлаждался ускоренно, поскольку в структуре присутствуют выделения игольчатого феррита.

Рисунок 2. Неполное обезуглероживание в стали 40ХН2МА.

а	б

Рисунок 3. Структура стали 40ХН2МА: а – поверхность, б – сердцевина.

Обезуглероживание поверхностной зоны уменьшает ее прочностные характеристики - прочность, твердость и, соответственно, сопротивление деформации и изнашиванию. Поэтому обезуглероживание поверхности особенно нежелательно для любых сталей.
На рис.4 показана трещина в обезуглероженной зоне стали 14Х2Н2. На рис.4,а приведено обычное светлопольное изображение. Видно, что трещина проходит по участку ферритной структуры. Изображение на рис.4,б получено с применением дифференциально-интерференционного контраста. Описание этого изображения представлено в статье «Дифференциально-интерференционный контраст» в разделе «Металлография». Структура сердцевины образца показана на рис.5.

а	б

Рисунок 4. Трещина в обезуглероженной зоне стали 14Х2Н2: а – светлопольное освещение, б – ДИК.

Рисунок 5. Структура стали 14Х2Н2.