Обезуглероживание поверхности металла при высокотемпературной обработке возникает из-за взаимодействия углерода в металле с газами, содержащими кислород или водород. 1 Это происходит при нагревании металла до температуры 700 °C и выше. 1

В обычной воздушной среде при нагреве под закалку (порядка 800–900 градусов по Цельсию в зависимости от стали) кислород воздуха активно взаимодействует с поверхностью детали. 2 Образуется окалина, а вместе с окислением железа начинает выгорать углерод. 2 При таких температурах углерод в стали весьма подвижен, и по мере его выгорания на поверхности углерод из более глубоких слоёв стремится занять освободившееся место. 2 И так происходит до тех пор, пока деталь не остынет. 2

Кроме обезуглероживания за счёт кислорода, оно может происходить и за счёт водорода вследствие образования углеводородов. 3 При сжигании топлива с недостатком воздуха в продуктах горения появляется водород, который в присутствии водяного пара является самым сильным обезуглероживающим газом. 3