一、什么是馬氏體？
馬氏體，也有稱為麻田散鐵，是純金屬或合金從某一固相轉(zhuǎn)變成另一固相時(shí)的產(chǎn)物；在轉(zhuǎn)變過程中，原子不擴(kuò)散，化學(xué)成分不改變，但晶格發(fā)生變化，同時(shí)新舊相間維持一定的位向關(guān)系并且具有切變共格的特征。
馬氏體最先在淬火鋼中發(fā)現(xiàn)，是由奧氏體轉(zhuǎn)變成的，是碳在α鐵中的過飽和固溶體。以德國冶金學(xué)家阿道夫·馬滕斯（A.Martens）的名字命名；現(xiàn)在馬氏體型相變的產(chǎn)物統(tǒng)稱為“馬氏體”。
馬氏體的開始和終止溫度，分別稱為M始點(diǎn)和M終點(diǎn)；鋼中的馬氏體在顯微鏡下常呈針狀，并伴有未經(jīng)轉(zhuǎn)變的奧氏體(殘留奧氏體)；鋼中的馬氏體的硬度隨碳量增加而增高；高碳鋼的馬氏體的硬度高而脆，而低碳鋼的馬氏體具有較高的韌性。
它通常是指鋼的一種很硬的晶體結(jié)構(gòu)，但也可指任何由位移相變形成的晶體結(jié)構(gòu)。它包括一類具有條狀或板狀晶粒的硬礦物。
二、馬氏體典故
對(duì)于學(xué)材料的人來說，“馬氏體”的大名如雷貫耳，那么說到阿道夫?馬滕斯又有幾個(gè)人知道呢？其實(shí)馬氏體的“馬”指的就是他了。在鐵碳組織中這樣以人名命名的組織還有很多，今天我們就來說說這些名稱和它們背后那些材料先賢的故事。
馬氏體（Martensite），如前所述命名自Adolf Martens (1850-1914)。這位被稱作馬登斯或馬滕斯的先生是一位德國的冶金學(xué)家。他早年作為一名工程師從事鐵路橋梁的建設(shè)工作，并接觸到了正在興起的材料檢驗(yàn)方法。于是他用自制的顯微鏡觀察鐵的金相組織，并在1878年發(fā)表了《鐵的顯微鏡研究》，闡述金屬斷口形態(tài)以及其拋光和酸浸后的金相組織。他觀察到生鐵在冷卻和結(jié)晶過程中的組織排列很有規(guī)則，并預(yù)言顯微鏡研究必將成為最有用的分析方法之一。他還曾經(jīng)擔(dān)任了柏林皇家大學(xué)附屬機(jī)械工藝研究所所長，也就是柏林皇家材料試驗(yàn)所（"Staatliche Materialprüfungsamt"）的前身，他在那里建立了第一流的金相試驗(yàn)室。1895年國際材料試驗(yàn)學(xué)會(huì)成立，他擔(dān)任了副主席一職。直到現(xiàn)在，在德國依然有一個(gè)聲望頗高的獎(jiǎng)項(xiàng)以他的名字命名。
三.馬氏體相變的基本特征
馬氏體相變的無擴(kuò)散性 在較低的溫度下，碳原子和合金元素的原子均已擴(kuò)散困難。這時(shí)，系統(tǒng)自組織功能使其進(jìn)行無需擴(kuò)散的馬氏體相變。馬氏體相變與擴(kuò)散性形變不同之處在于晶格改組過程中，所有原子集體協(xié)同位移，相對(duì)位移量小于一個(gè)原子間距。相變后成分不變，即無擴(kuò)散，它僅僅是成分改組。
.位相關(guān)系和慣習(xí)面 馬氏體相變的晶體學(xué)特點(diǎn)是新相和母相之間存在一定的位向關(guān)系。馬氏體相變時(shí)，原子不需要擴(kuò)散，只作有規(guī)則的很小距離的移動(dòng)，新相和母相界面始終保持著共格和半共格連接，因此相變完成之后，兩相之間的位相關(guān)系仍保持著。 慣習(xí)面:馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)，新相和母相保持一定位向關(guān)系，馬氏體在母相的一定晶面上形成，此晶面稱為慣習(xí)面。通常以母相的晶面指數(shù)表示。鋼中馬氏體的慣習(xí)面隨著碳含量和形成溫度不同而異。有色金屬中馬氏體的慣習(xí)面為高指數(shù)面。
馬氏體的精細(xì)亞結(jié)構(gòu) 馬氏體是單向組織，在組織內(nèi)部出現(xiàn)的精細(xì)結(jié)構(gòu)稱為亞結(jié)構(gòu)。低碳馬氏體內(nèi)出現(xiàn)極高密度的位錯(cuò)（可達(dá)1012/cm）。今年來發(fā)現(xiàn)板條狀的馬氏體中存在層錯(cuò)亞結(jié)構(gòu)。在高碳鋼馬氏體中主要以大量精細(xì)孿晶（孿晶片間距可達(dá)30nm）作為亞結(jié)構(gòu)，也存在高密度位錯(cuò)；有的馬氏體中亞結(jié)構(gòu)主要是層錯(cuò)。有色金屬馬氏體的亞結(jié)構(gòu)是高密度的層錯(cuò)、位錯(cuò)和精細(xì)孿晶。
相變的可逆性，即新舊相界面可逆向移動(dòng) 有色金屬和合金中的馬氏體相變多具有可逆性，包括部分鐵基合金。這些合金在冷卻時(shí)，母相開始形成馬氏體的溫度稱為馬氏體點(diǎn)（Ms），轉(zhuǎn)變終了溫度標(biāo)為Mf;之后加熱，在As溫度逆轉(zhuǎn)變形成高溫相，逆相變完成的溫度標(biāo)以Af。
但是在鋼中，淬火馬氏體中的碳原子擴(kuò)散較快，一般淬火到室溫，碳原子立即擴(kuò)散偏聚，形成碳原子偏聚團(tuán)，如Corierl氣團(tuán)，100攝氏度以上即可析出碳化物。這樣當(dāng)馬氏體加熱到高溫過程中，馬氏體已經(jīng)分解，則不能發(fā)生逆相變?yōu)閵W氏體。一次鋼中的馬氏體一般不發(fā)生你轉(zhuǎn)變。如果迅速冷卻得到新鮮馬氏體，之后立即迅速加熱，是馬氏體來不及回火析出，也會(huì)發(fā)生逆轉(zhuǎn)變。
除了以上主要特征外，馬氏體相變還有表面浮凸、非恒溫性等現(xiàn)象。浮凸是過冷奧氏體表面轉(zhuǎn)變時(shí)發(fā)生的普遍現(xiàn)象。馬氏體轉(zhuǎn)變也有恒溫形成的，即等溫形成的馬氏體。 三.馬氏體的組織形態(tài)及物理本質(zhì) 1.鋼中馬氏體的物理性質(zhì)
雖然馬氏體是一個(gè)單相組織，但其組織形貌和亞結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜。鋼中的馬氏體發(fā)現(xiàn)最早，應(yīng)用最廣，其組織形態(tài)和結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼淬火得到的馬氏體組織結(jié)構(gòu)不同；晶粒粗細(xì)不同，成分均勻性不同的奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的組織也不同；碳素鋼、合金鋼、有色金屬及合金的馬氏體，它們在晶體結(jié)構(gòu)，亞結(jié)構(gòu)，金相形態(tài)，與母相的晶體學(xué)關(guān)系等方面均不盡相同，呈現(xiàn)出形形色色的形態(tài)及非常復(fù)雜的物理本質(zhì)。
四.馬氏體的回火轉(zhuǎn)變 鋼經(jīng)淬火獲得的馬氏體組織一般不能直接使用，需要進(jìn)行回火，以降低脆性，增加塑性和韌性。
原因是：
1. 一般情況下，馬氏體是在較快冷卻速度下獲得的非平衡組織，在馬氏體狀態(tài)下，處于較高的能量狀態(tài)，使系統(tǒng)不穩(wěn)定；
2. 淬火組織中一般存在殘余奧氏體，在使用過程中，殘余奧氏體是不夠穩(wěn)定的；
3. 馬氏體轉(zhuǎn)變后鋼件中殘留了內(nèi)應(yīng)力。
一般所謂的“淬火馬氏體”組織，實(shí)際上是脫溶初期階段的某種狀態(tài)。淬火鋼在回火過程中發(fā)生的轉(zhuǎn)變主要是馬氏體的分解，殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變，還有碳化物的析出后，碳化物轉(zhuǎn)化、聚集長大；ɑ相的回復(fù)、再結(jié)晶；內(nèi)應(yīng)力的消除等過程。此外，等溫淬火會(huì)得到貝氏體組織。貝氏體鋼在連續(xù)冷卻過程中也會(huì)形成貝氏體組織。有些鋼淬火往往得到馬氏體+貝氏體組織。因此，在鋼的回火轉(zhuǎn)變中還有貝氏體組織的變化問題，如貝氏體中的碳化物、貝氏體鐵素體的組織變化問題等。
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