Обезуглеро́живание, уменьшение концентрации углерода в сплавах, возникающее при нагреве в окислительных средах, а также в водороде (сухом или влажном). Протекает с заметной скоростью при температурах выше 700 °C. Обезуглероживание может оказывать как вредное, так и полезное действие. Обезуглероживание стали, происходящее при термической обработке, распространяется внутрь металла и приводит к ухудшению свойств поверхности готовой продукции и браку. Обезуглероживание может быть устранено при нагреве в печах с защитной атмосферой или в вакууме, а также путём проведения реставрационной цементации.

Обезуглероживание как разновидность химико-термической обработки улучшает свойства металлов и сплавов, в которых углерод является вредной примесью (например, в нержавеющей стали). Рафинирующее обезуглероживание осуществляется при нагреве в газовых средах определённого состава, подобранного с таким расчётом, чтобы основной металл не вступал в химические реакции.