一般來說，毛坯上的脫碳層都已被機械加工時切削掉了，最后檢驗到的脫碳層是淬火加熱時的脫碳層。高碳低合金工具鋼的淬火脫碳層有共同的組織特征，9SiCr鋼的淬火脫碳層組織形貌見上圖（9SiCr鋼淬火脫碳層全貌，100×）。
當表面脫碳到碳的質量分數為0.6%~0.8%時，在脫碳層高倍組織中，仍可看到剩余碳化物，但數量比中心正常組織少。當脫碳到碳的質量分數為0.4%~0.6%時，淬火后的黑白區組織變成了交叉分布的針狀馬氏體組織，侵蝕后呈灰白色，比中心正常的淬火黑白區組織的色彩淺得多；馬氏體針普遍較長，可在500倍下清楚地看到；低溫回火后，雖然脫碳區組織的色彩普遍變暗，但該區色澤仍比中心正常組織淺。正常試樣，由于拋光時表面有倒角現象，或侵蝕不當，有時表層也出現較淺的色彩，這種表面淺色調與表面脫碳無關。因此，在鑒定表面是否有脫碳時，必須把表面針狀組織特征顯現出現，不能只根據色彩變化下結論而造成誤判。
若鋼的表面進一步脫碳，當表面碳的質量分數低于0.4%時，表面脫碳組織中出現低碳馬氏體，板條較長，成排分布，侵蝕后色澤比中心要深；回火后其色澤仍比中心正常組織的色彩深。此時，應注意排除試樣和鑲嵌物質間隙內儲留的侵蝕劑回流到試樣表面造成的二次腐蝕所出現的現象。侵蝕后，必須以顯現成排分布的板條馬氏體為準，不能只以色澤深淺作為脫碳層深淺的唯一判據。
若碳嚴重脫碳，表面低碳馬氏體淬火組織中出現網狀鐵素體，甚至出現連續分布的鐵素體純脫碳層，此時，試樣須侵蝕到出現鐵素體晶界為準，不能只看到試樣表層呈白色就判為純脫碳層。脫碳嚴重到出現純脫碳層時，脫碳總深度就可能大于精磨余量，工件可能要報廢。
上圖是從早期磨損報廢的工具的非工作面上拍攝到的脫碳層組織，最表層為鐵素體+低碳馬氏體，次層全部為成排的低碳馬氏體，內層為交叉分布的針狀馬氏體，中心是正常的淬火-回火組織。總脫碳層深度約0.8mm。再仔細觀察表層組織中的鐵素體，可發現鐵素體網被夾在兩層低碳馬氏體之間，工件最表層是低碳馬氏體層，由此可以推測，脫碳層在淬火以前的工序中已經形成，在機械加工中未被全部切除掉。淬火加熱時，非但沒有進一步脫碳，而且在表面還滲入了少許碳，使表層出現夾心組織。推測淬火加熱是在保護氣氛中進行的。盡管如此，淬火時滲入的碳畢竟很少，工件脫碳層如此之深，以致促使工件早期磨損報放廢。

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