低碳钢在空气中加热至575~1370℃时，因高温氧化在刚才表面会产生高温氧化皮。厚度和成分取决于加热的持续时间和温度。高温氧化皮里层为黑褐色的FeO，是结构疏松过孔的洁净组织，各晶粒之间互相联系薄弱，并且易被破坏。中间层为Fe3O4，较为致密，无孔无裂纹，会形成剥离状断口。最外层是Fe2O3，结构致密，是尖晶石结构。一般氧化皮以FeO为主，Fe2O3 含量最少。
在较低的温度（400~575℃）形成的氧化皮，其氧化皮仅由Fe3O4  和Fe2O3 组成，而没有FeO层，因为FeO低于575℃时的状态不稳定，低温氧化皮是开裂多孔的 。
氧化皮是惰性材料，如果能很好的黏附在钢铁表面，可能是较好的保护层。但是氧化皮的保护并不可信任。它的表层为化学性质较稳定的Fe2O3 ，中层是Fe3O4 ，紧贴金属的为FeO，在水和氧的作用下，很容易生成氢氧化物。加上外界温度的变化、机械作用等，性质较脆的氧化皮会很快剥落。
各种氧化皮相对裸钢而言是阴极。当钢板被氧化皮部分覆盖而面临腐蚀时，作为阴极的氧化皮并不腐蚀，而被作为阳极的钢板所保护。在海水中，与钢相比，可与产生0.4V的电位差。因此在氧化皮破裂的地方，腐蚀发生在阳极表面上，钢板遭受腐蚀，通常呈现非常深的点蚀。除去氧化皮做好的方法是喷砂处理和酸洗处理。