本发明提供一种改善钢的表层抗氢脆性能的脱碳工艺,包括以下步骤:1)将钢工件加热使其奥氏体化,同步进行表面脱碳,用以在钢工件表层形成脱碳层;2)将钢工件再淬入盐浴介质中进行保温,用以在钢工件的基体形成贝氏体组织、在钢工件的脱碳层形成由马氏体、贝氏体及奥氏体组成的复相组织;3)结束保温,将钢工件进行水淬。本发明进一步提供上述脱碳工艺在改善纳米贝氏体钢的表层抗氢脆性能中的用途。本发明提供的一种改善钢的表层抗氢脆性能的脱碳工艺,形成有效阻氢层,能够有效改善钢特别是纳米贝氏体钢的表层抗氢脆性能,具有生产工艺简单,能耗低的特点,效果显著。