在Fe-Fe3C系中，可配制多種成分不同的鐵碳合金，他們在不同溫度下的平衡組織各不相同，但由幾個基本相（鐵素體F、奧氏體A和滲碳體Fe3C）組成。這些基本相以機械混合物的形式結(jié)合，形成了鋼鐵中豐富多彩的金相組織結(jié)構。常見的金相組織有下列八種：

　　碳溶于-Fe晶格間隙中形成的間隙固溶體稱為鐵素體，屬bcc結(jié)構，呈等軸多邊形晶粒分布，用符號F表示。其組織和性能與純鐵相似，具有良好的塑性和韌性，而強度與硬度較低（30-100HB）。

　　碳溶于-Fe晶格間隙中形成的間隙固溶體稱為奧氏體，具有面心立方結(jié)構，為高溫相，用符號A表示。

　　TRIP鋼（變塑鋼）即是基于奧氏體塑性、柔韌性良好的基礎開發(fā)的鋼材，利用殘余奧氏體的應變誘發(fā)相變及相變誘發(fā)塑性提高了鋼板的塑性，并改善了鋼板的成形性能。碳素或合金結(jié)構鋼中的奧氏體在冷卻過程中轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌?，只有在高碳鋼和滲碳鋼滲碳高溫淬火后，奧氏體才能殘留在馬氏體的間隙中存在，其金相組織由于不易受侵蝕而呈白色。

　　滲碳體是碳和鐵以一定比例化合成的金屬化合物，用分子式Fe3C表示，其含碳量為6.69%，在合金中形成(Fe,M)3C。滲碳體硬而脆，塑性和沖擊韌度幾乎為零，脆性很大，硬度為800HB。在鋼鐵中常呈網(wǎng)絡狀、半網(wǎng)狀、片狀、針片狀和粒狀分布。

　　由鐵素體和滲碳體組成的機械混合物稱為珠光體，用符號P表示。其力學性能介于鐵素體和滲碳體之間，強度較高，硬度適中，有一定的塑性。

　　（1）片狀珠光體：又可分為粗片狀、中片狀和細片狀三種。

　　5.貝氏體

　　根據(jù)形成溫度不同，分為粒狀貝氏體、上貝氏體(B上)和下貝氏體(B下)。

　　（1）上貝氏體：上貝氏體特征是：條狀鐵素體大體平行排列，其間分布有與鐵素體針軸平行的細條狀（或細短桿狀）滲碳體，呈羽毛狀。

　　（3）粒狀貝氏體：外形相當于多邊形的鐵素體，內(nèi)有許多不規(guī)則小島狀的組織。當鋼的奧氏體冷至稍高于上貝氏體形成溫度時，析出鐵素體有一部分碳原子從鐵素體并通過鐵素體/奧氏體相界遷移到奧氏體內(nèi)，使奧氏體不均勻富碳，從而使奧氏體向鐵素體的轉(zhuǎn)變被抑制。這些奧氏體區(qū)域一般形如孤島，呈粒狀或長條狀，分布在鐵素體基體上，在連續(xù)冷卻過程中，根據(jù)奧氏體的成分及冷卻條件，粒貝內(nèi)的奧氏體可以發(fā)生如下幾種變化。

　　粒狀貝氏體中的鐵素體基體上布有顆粒狀碳化物（小島組織原為富碳奧氏體，冷卻時分解為鐵素體及碳化物，或轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體或仍為富碳奧氏體顆粒）。羽毛狀貝氏體，基體為鐵素體，條狀碳化物于鐵素體片邊緣析出。下貝氏體，針狀鐵素體上布有小片狀碳化物，片狀碳化物于鐵素體的長軸大致是5560度角。

　　它是一種過熱組織，由彼此交叉約60度角的鐵素體針片嵌入鋼鐵的基體而成。粗大的魏氏組織使鋼材的塑性、韌性下降，脆性增加。亞共析鋼加熱時因過熱而形成粗晶，冷卻時又快速析出，故鐵素體除沿奧氏體晶界成網(wǎng)狀析出外，還有一部分鐵素體從晶界向晶內(nèi)按切變機制形成并排成針狀獨自析出，這種分布形態(tài)的組織稱為魏氏組織。過熱過共析鋼冷卻時滲碳體也會形成針狀自晶界向晶內(nèi)延伸而形成魏氏組織。

　　碳在-Fe中的過飽和固溶體稱為馬氏體。馬氏體有很高的強度和硬度，但塑性很差，幾乎為零，用符號M表示，不能承受沖擊載荷。馬氏體是過冷奧氏體快速冷卻，在Ms與Mf點之間的切變方式發(fā)生轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物。

　?。?）板條狀馬氏體：又稱低碳馬氏體。尺寸大致相同的細馬氏體條定向平行排列，組成馬氏體束或馬氏體領域；在領域與領域之間位向差大，一顆原始奧氏體晶粒內(nèi)可以形成幾個不同取向的領域。

　　（2）針狀馬氏體：又稱片狀馬氏體或高碳馬氏體，它的基本特征是：在一個奧氏體晶粒內(nèi)形成的第一片馬氏體片較粗大，往往貫穿整個晶粒，將奧氏體晶粒加以分割，使以后形成的馬氏體大小受到限制，因此片狀馬氏體的大小不一，分布無規(guī)則。

　?。?）淬火后形成的馬氏體經(jīng)過回火還可以形成三種特殊的金相組織：

　　這種組織在金相（光學）顯微鏡下即使放大到最大倍率也分辨不出其內(nèi)部構造，只看到其整體是黑針（黑針的外形與淬火時形成的片狀馬氏體（亦稱“馬氏體”）的白針基本相同），這種黑針稱為“回火馬氏體”。

　　如果回火溫度偏上限或保留時間稍長，則使針葉呈白色；此時碳化物偏聚于針葉邊緣，這時鋼的硬度稍低，且強度下降。

　　8.萊氏體

　　由于奧氏體在727℃時轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w，故在室溫時萊氏體由珠光體和滲碳體組成。為區(qū)別起見將727℃以上的萊氏體稱為高溫萊氏體（Ld)，727℃以下的萊氏體稱為低溫萊氏體(L'd)。萊氏體的性能與滲碳體相似，硬度很高塑性差。