氧化处理后的零件表面上能生成保护性的氧化膜。膜层的颜色取决于零件表面状态、材料的合金成分和氧化处理的工艺规范，一般呈黑色和蓝黑色；铸钢和含硅较高的特殊钢，由褐色到黑褐色。膜的组成主要是磁性氧化铁（Fe₃O₄），膜层的厚度约为0.5～1.5微米，表面光洁度和尺寸几乎无变化，因此氧化处理不影响零件的精度。氧化膜虽然能提高钢铁零件的耐蚀性能，但对钢铁零件的保护性能较差，将氧化处理后的零件用肥皂水或重铬酸钾溶液处理，或进行涂油处理，能提高氧化膜的耐蚀性能和润滑性能。膜层不耐磨，仅用于不能用电镀或其他防护方法处理的零件和要求黑色外观的零件。

钢的氧化处理常用于机械、精密仪器、仪表、武器和日用品零件的防护装饰。钢的氧化处理方法有碱性氧化法、无碱氧化法和电解氧化法。普遍采用碱性氧化法。碱性氧化法是在一定温度的条件下，在含用氧化剂（硝酸钠或亚硝酸钠）的氢氧化钠溶液中进行。氧化剂和氢氧化钠与金属铁作用，生成亚铁酸钠（Na₂FeO₂）和铁酸钠（Na₂Fe₂O₄），在相互反应生成磁性氧化铁。有一部分铁酸钠水解，生成氢氧化铁的水化物（红色挂灰）。

氧化过程对强度高的钢与弹簧钢制件会产生碱脆，因此航标规定抗拉强度大于1050兆帕的高强度钢零件发黑处理前应消除应力，处理后应在180～200℃油浴中保温3小时以上进行消除脆性处理。弹簧和经受弯曲得其他零件，在消除脆性处理前不应受到弯曲。并且规定高强度钢发黑处理后，应进行脆性检验，在适当的符合下保持200小时以上不应产生裂纹，对于卡具（紧固件）、弹簧栓、锁环等也应进行脆性检验。需要氧化的焊接组合件，在焊接部位不应有气孔（未焊透）和夹渣。钢铁零件氧化（发黑、发蓝）的标记为H·Y。

发黑处理使用范围：①在200℃以下滑油中工作的精度高、尺寸公差小的配合零件。②要求黑色外观而不能采用其他防护方法处理的零件。③点火系统抗氧化的零件。下列情况下不允许采用发黑处理：②不允许涂油的固定零件。②与其他金属组合的组合件，而在氧化过程中另一种零件会发生腐蚀。③锡焊的或铅锡焊料焊接的零件、组合的元件。④与锌、镀锌零件组合的组合件。⑤与铝和铝合金组合的制件。⑥与塑料板、橡胶、皮革等制作的垫片组合的零件。