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馬氏體由奧氏體急速冷卻（淬火）形成，這種情況下奧氏體中固溶的碳原子沒有時間擴散出晶胞。當奧氏體到達馬氏體轉(zhuǎn)變溫度（ms）時，馬氏體轉(zhuǎn)變開始產(chǎn)生，母相奧氏體組織開始不穩(wěn)定。在ms以下某溫度保持不變時，少部分的奧氏體組織迅速轉(zhuǎn)變，但不會繼續(xù)。只有當溫度進一步降低，更多的奧氏體才轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。最后，溫度到達馬氏體轉(zhuǎn)變結束溫度mf，馬氏體轉(zhuǎn)變結束。馬氏體還可以在壓力作用下形成，這種方法通常用在硬化陶瓷上（氧化釔、氧化鋯）和特殊的鋼種（高強度、高延展性的鋼）。因此，馬氏體轉(zhuǎn)變可以通過熱量和壓力兩種方法進行。

馬氏體和奧氏體的不同在于，馬氏體是體心正方結構，奧氏體是面心立方結構。奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變僅需很少的能量，因為這種轉(zhuǎn)變是無擴散位移型的，僅僅是迅速和微小的原子重排。馬氏體的密度低于奧氏體，所以轉(zhuǎn)變后體積會膨脹。相對于轉(zhuǎn)變帶來的體積改變，這種變化引起的切應力、拉應力更需要重視。

馬氏體在fe-c相圖中沒有出現(xiàn)，因為它不是一種平衡組織。平衡組織的形成需要很慢的冷卻速度和足夠時間的擴散，而馬氏體是在非�？斓睦鋮s速度下形成的。由于化學反應（向平衡態(tài)轉(zhuǎn)變）溫度高時會加快，馬氏體在加熱情況下很容易分解。這個過程叫做回火。在某些合金中，加入合金元素  會減少這種馬氏體分解。比如，加入合金元素  鎢，形成碳化物強化機體。由于淬火過程難以控制，很多淬火工藝通過淬火后獲得過量的馬氏體，然后通過回火去減少馬氏體含量，直到獲得合適的組織，從而達到性能要求。馬氏體太多將使鋼變脆，馬氏體太少會使鋼變軟。

性能

眾所周知，馬氏體是強化鋼件的重要手段，而且一般認為，馬氏體是一種硬而脆的組織，尤其是高碳片狀馬氏體。要想提高淬火鋼的塑性和韌性，必須用提高回火溫度的方法，犧牲部分強度而換取韌性，就是說強度和塑性很難兼得。但是近年來的研究工作表明，這種觀點只是適用于片狀馬氏體，而板條狀馬氏體不是這樣，板條狀馬氏體不但具有很高的強度而且具有良好的塑性和韌性，同時還具有低的脆性轉(zhuǎn)變溫度，其缺口敏感性和過載敏感性都較低。

馬氏體的硬度和強度

鋼中馬氏體機械性能的顯著特點是具有高硬度和高強度。馬氏體的硬度主要取決于馬氏體的含碳質(zhì)量分數(shù)。馬氏體的硬度隨質(zhì)量分數(shù)的增加而升高，當含碳質(zhì)量分數(shù)達到0.6％時，淬火鋼硬度接近最大值，含碳質(zhì)量分數(shù)進一步增加，雖然馬氏體的硬度會有所提高，但由于殘余奧氏體數(shù)量增加，反而使鋼的硬度有所下降。合金元素  對鋼的硬度關系不大，但可以提高其強度。

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