马氏体：碳在a-Fe中的过饱和固溶体，主要有以下几种形态。

1．马氏体组织形态

近年来，随着薄膜透射电子显微镜的发展，人们对马氏体形态及精细结构进行了详细的研究。发现钢中的马氏体形态大体可以分为板条马氏体，片状马氏体，蝶状马氏体，薄片状马氏体，ε′-马氏体等。其中最常见的是板条状马氏体和片状马氏体。本实验所观察的含碳量在1.2％以下的碳钢和合金钢就属于这种形态的马氏体。

(a)板条马氏体

板条马氏体是指含碳量低的奥氏体形成的马氏体。它主要形成于含碳量较低的钢中，又称低碳马氏体。又因其形成于200℃以上的较高温度，故又称高温马氏体；此外，因其体内含有大量位错，这些位错分布不均匀，形成胞状亚结构，称为位错胞，因此，板条马氏体又称位错马氏体，有时马氏体板条内部可能存在一定量的细小孪晶。

板条马氏体通常出现在低、中碳钢、马氏体时效钢及不锈钢中，板条马氏体在光学显微镜下的组织特征是：它们是由尺寸大致相同且平行排列的板条状马氏体束（板条群或板条束）组成。对某些钢因板条不易浸蚀显现出来，往往显现为块状（图1、A区），故有时也称块状马氏体，板条马氏体的亚结构主要为位错，有时存在着相变孪晶。一个奥氏体晶粒内可以包括几个板条群，在一个板条群内可以分为几个平行的区域，其中每个区域就是一个按同一位向转变成的平行排列的马氏体条束，一般认为：在一个板条群内只可能按两组可能位向转变，因此一个板条群是由两组同位向束交替组成，腐蚀后两组同位向束显示出两种不同的色调（图1、B区），同一色调区由板或条组成（图1、D区），板或条是板条马氏体的基本单元，其板条宽度在0.025～2.25µm范围，多数板条宽度在0.1～0.2µm范围。一般情况下，光学显微镜不易看到，所看到的只是一些紊乱排列的板或条，呈束状排列。但也有一个板条群大体上有一种同位向束构成（图1、C区）。当改变奥氏体化温度即改变奥氏体晶粒大小时，对马氏体板条宽几乎没有影响，但板条群的大小却随奥氏体晶粒的增大而增大，两者之比大致不变，所以一个奥氏体晶粒内生成的板条群的数目是不变的。

(b)片条马氏体

片状马氏体主要形成于含碳量较高的钢中，又称为高碳马氏体；因其形成于200℃以下的低温，故又称低温马氏体；因其精细（亚）结构为大量孪晶，故又称其为孪晶马氏体。片条马氏体出现在高、中碳钢及高Ni的Fe–Ni合金中。片状马氏体的空间形态呈透镜片状，与试样磨面相截得针状或竹叶状，片间互不平行（见图2）。片条马氏体的亚结构主要为孪晶。马氏体片一般不能穿过奥氏体晶界或另一马氏体而继续长大。在一个奥氏体内形成的马氏体片，由于后形成晶粒内片状马氏体的大小不一，先形成的尺寸较大，愈是后形成的马氏体片愈小。所以片状马氏体的最大尺寸取决于原奥氏晶粒大小，原奥氏体晶粒越粗大，马氏体片越大，反之则越细。当最大尺寸的马氏体片小到光学显微镜无法分辨时，便称为隐晶（或称为隐针）马氏体。在光学显微镜下有时在马氏体内部会观察到中和显微裂纹。

2．钢的化学成分对马氏体形态的影响

有关影响马氏体形态的因素，至今仍未研究清楚。但公认的是：马氏体形态主要取决于马氏体的形成温度，而马氏体的形成温度又主要取决于奥氏体的化学成分。对Fe-C合金马氏体形态，Ms点温度随含碳量的增多而下降，片状马氏体量和残余奥氏体量则随之增多，且随碳含量的增加，马氏体形态由板条状向片状转化，当含碳量<0.3%的钢淬火组织全部为板条状马氏体，含碳量>1.0%的钢，全部为片状马氏体，含碳量为0.3~1.0%钢，为板条马氏体与片状马氏体混合组织。对于其它合金元素，溶入奥氏体中的合金元素除Co、Al外，大多数都能Ms点下降，因而都促进片状马氏体的形成，Co虽然能提高Ms点，但也能促进片状马氏体的形成。也有文献报道：使凡是能缩小γ相区的，均促使得到板条马氏体；凡是能扩大γ相区的，均促使马氏体形态从板条马氏体转化片状马氏体。

图3~图6分别表示碳含量对马氏体的硬度、淬火钢中残余奥氏体含量和板条马氏体体积以及Ms温度的影响。在普通热处理条件下，奥氏体晶粒较小，而且奥氏体成分很不均匀，所以看不到清晰的马氏体形态，如果钢经高温奥氏体化处理或在较高奥氏体温度经过较长时间保温使成分达到均匀后就可获得典型的马氏体形态。

本实验所观察试样的处理工艺：加热温度为1000℃保温1小时，然后在13%NaCl水溶液中淬火处理，几种常见马氏体显微组织见图7。