1.低碳馬氏體
淬火狀態(tài)下的低碳馬氏體，由于高的位錯(cuò)密度、碳和合金元素的固溶強(qiáng)化和形成的板條束界（以及板條晶界）會(huì)引起鋼的強(qiáng)化。低碳馬氏體的含碳量一般不超過(guò)0.25%，碳原子大部分偏聚在位錯(cuò)線附近，晶體構(gòu)造仍保持立方晶結(jié)構(gòu)。低碳馬氏體中主要是位錯(cuò)亞結(jié)構(gòu)，可動(dòng)位錯(cuò)能緩和局部地區(qū)應(yīng)力集中，減少裂紋形核傾向以及削弱裂紋源碼端應(yīng)力峰值，這些作用均使馬氏體斷裂抗力增大，并使塑性，韌性提高。從強(qiáng)化本質(zhì)上分析，碳原子和位錯(cuò)交互作用可使馬氏體強(qiáng)度增高，但并未造成強(qiáng)烈的四角不對(duì)稱畸變，因此馬氏體的塑性和韌性比較好。板條束界對(duì)原奧氏體晶粒進(jìn)行再分割相當(dāng)于使低碳馬氏體的晶體再變細(xì)，形成晶界強(qiáng)化。晶界強(qiáng)化可以在提高強(qiáng)度的同時(shí)還提高韌性。低碳馬氏體的Ms點(diǎn)比較高（350～450℃），淬火時(shí)產(chǎn)生的自回火使ε碳化物彌散沉淀，韌性進(jìn)一步提高。
在生產(chǎn)實(shí)踐中，低碳馬氏體大都進(jìn)行低溫回火，如200℃回火時(shí)，ε碳化物均勻沉淀并與基體共格，共格引起的強(qiáng)化和基體損失的固溶強(qiáng)化量大致相當(dāng)，200℃回火實(shí)測(cè)的低碳馬氏體斷裂韌性和沖擊韌度均比淬火狀態(tài)高。低碳馬氏體在室溫和回火馬氏體脆性低谷之間低溫回火存在一個(gè)韌性極大點(diǎn)。低碳馬氏體鋼和調(diào)質(zhì)鋼相比，在相同強(qiáng)度水平下，韌性較高。在強(qiáng)韌性配合方面，低碳馬氏體顯示了較大的優(yōu)越性。
低碳馬氏體在400℃回火時(shí)仍然能保持很高的屈服強(qiáng)度，因碳化物沉淀板條馬氏體晶界或板條束界上，使位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的平均自由徑減小，屈服強(qiáng)度甚至還要提高。板條馬氏體的條束寬度越小，板條束交界趙多，韌性就越高。
2.中碳馬氏體
淬火狀態(tài)下未經(jīng)回火的中碳馬氏體是板條束馬氏體和片狀馬氏體的混合物。是大部分位錯(cuò)亞結(jié)構(gòu)和少量孿晶亞結(jié)構(gòu)的混合。中碳鋼和中碳合金鋼都在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下使用，這就是用降低強(qiáng)度的代價(jià)來(lái)?yè)Q取高韌性。這種方法獲得的強(qiáng)韌配合，缺點(diǎn)在于不能保證高強(qiáng)度。中碳馬氏體低溫回火時(shí)，馬氏體基體中的含碳量與低碳馬氏體相近，但由于有一定數(shù)量的孿晶亞結(jié)構(gòu)和較多的ε碳化物，使強(qiáng)度較高而韌性低。含硅、鋁、鎳等元素的鋼可以把鋼的回火脆性溫度移向更高的溫度，近年來(lái)低合金超高強(qiáng)度鋼的發(fā)展，適當(dāng)提高回火溫度并未使鋼的強(qiáng)度明顯降低，用低、中溫回火代替高溫回火使中碳合金鋼獲得滿意的強(qiáng)韌配合默契，充分發(fā)揮了板條馬氏體的優(yōu)良性能。
中碳馬氏體鋼高溫回火時(shí)，伴隨著基體再結(jié)盟晶和碳化物質(zhì)點(diǎn)粗化，馬氏體的韌性進(jìn)一步改善。
3.高碳馬氏體
過(guò)共析鋼的最佳淬火溫度是略高于A1點(diǎn)的兩相區(qū)，高碳鋼低溫兩相區(qū)淬火后的組織是馬氏體和均勻分布的粒狀二次碳化物，使鋼在具有極高的強(qiáng)度條件下，仍能保持一定的塑性和韌性。因?yàn)樘岣叽慊饻囟葧?huì)造成奧氏體晶粒粗化，二次碳化物的大量溶解，會(huì)使奧氏體（或馬氏體）中含碳量增高，板條晶馬氏體減少和片狀晶馬氏體增多，孿晶亞結(jié)構(gòu)增多，顯微裂紋敏感性增大和殘留奧氏體增多等一系列對(duì)性能不利的影響。組織形態(tài)和亞結(jié)構(gòu)的變化必定引起性能的變化。
工業(yè)上的高碳鋼都是在淬火低溫回火的狀態(tài)下使用。高碳鋼馬氏體低溫回火后具有很高的強(qiáng)度，但塑性、韌性極低。在拉伸試驗(yàn)和沖擊試驗(yàn)的條件下，通常不能正確地測(cè)定它們的力學(xué)性能，因此，有關(guān)這類鋼低溫回火的性能數(shù)據(jù)大都是由彎曲、扭轉(zhuǎn)、壓縮和硬度等試驗(yàn)提供的。
高碳鋼馬氏體低溫回火狀態(tài)下，決定斷裂韌度高低的主要參數(shù)是碳化物相的分布、數(shù)量和相鄰質(zhì)點(diǎn)的間距λ，而基體晶粒的粗細(xì)（原奧氏體晶粒、馬氏體板條束或片狀晶的大小）對(duì)斷裂韌度的影響不大。由斷裂韌度的變化規(guī)律可知過(guò)低的淬火溫度對(duì)韌性也是不利的。淬火溫度降低將使碳化物（滲碳體）數(shù)量愈多，λ愈小，相當(dāng)于斷裂的特征距離愈小，質(zhì)點(diǎn)間基體金屬在外力作用下容易產(chǎn)生頸縮，為微孔聚合創(chuàng)造有利條件。λ愈小，若有現(xiàn)存裂紋的條件下，裂紋容易借助微孔聚合擴(kuò)展，鋼的斷裂韌度降低。可見(jiàn)，高碳鋼低溫淬火時(shí)必定導(dǎo)致斷裂韌度降低。而相應(yīng)的提高淬火加熱溫度，可以改善高碳馬氏體低溫回火狀態(tài)下的斷裂韌度。因?yàn)樯叽慊饻囟龋环矫媸刮慈芴蓟瘮?shù)量減少，λ加大，增加斷裂特征距離，另一方面因碳化物溶解，奧氏體中含碳量增多，淬火后殘留奧氏體增多，這兩點(diǎn)都能改善鋼的斷裂韌度。但是，用這樣的方法提高斷裂韌度的同時(shí)，由未溶碳化物提供的耐磨性等性能隨之降低，因此，采用時(shí)必須注意兼顧鋼的強(qiáng)度、韌性和耐磨性。高碳鋼進(jìn)行高溫回火時(shí)，相同強(qiáng)度條件下韌性較差，同時(shí)又沒(méi)有發(fā)揮出高碳的強(qiáng)化作用，所以高碳鋼一般不會(huì)在高溫回火狀態(tài)下使用。
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