1.低碳馬氏體

淬火狀態下的低碳馬氏體，由于高的位錯密度、碳和合金元素的固溶強化和形成的板條束界（以及板條晶界）會引起鋼的強化。低碳馬氏體的含碳量一般不超過0.25%，碳原子大部分偏聚在位錯線附近，晶體構造仍保持立方晶結構。低碳馬氏體中主要是位錯亞結構，可動位錯能緩和局部地區應力集中，減少裂紋形核傾向以及削弱裂紋源碼端應力峰值，這些作用均使馬氏體斷裂抗力增大，并使塑性，韌性提高。從強化本質上分析，碳原子和位錯交互作用可使馬氏體強度增高，但并未造成強烈的四角不對稱畸變，因此馬氏體的塑性和韌性比較好。板條束界對原奧氏體晶粒進行再分割相當于使低碳馬氏體的晶體再變細，形成晶界強化。晶界強化可以在提高強度的同時還提高韌性。低碳馬氏體的Ms點比較高（350～450℃），淬火時產生的自回火使ε碳化物彌散沉淀，韌性進一步提高。

在生產實踐中，低碳馬氏體大都進行低溫回火，如200℃回火時，ε碳化物均勻沉淀并與基體共格，共格引起的強化和基體損失的固溶強化量大致相當，200℃回火實測的低碳馬氏體斷裂韌性和沖擊韌度均比淬火狀態高。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韌性極大點。低碳馬氏體鋼和調質鋼相比，在相同強度水平下，韌性較高。在強韌性配合方面，低碳馬氏體顯示了較大的優越性。

低碳馬氏體在400℃回火時仍然能保持很高的屈服強度，因碳化物沉淀板條馬氏體晶界或板條束界上，使位錯運動的平均自由徑減小，屈服強度甚至還要提高。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

淬火狀態下未經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。是大部分位錯亞結構和少量孿晶亞結構的混合。中碳鋼和中碳合金鋼都在調質狀態下使用，這就是用降低強度的代價來換取高韌性。這種方法獲得的強韌配合，缺點在于不能保證高強度。中碳馬氏體低溫回火時，馬氏體基體中的含碳量與低碳馬氏體相近，但由于有一定數量的孿晶亞結構和較多的ε碳化物，使強度較高而韌性低。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，近年來低合金超高強度鋼的發展，適當提高回火溫度并未使鋼的強度明顯降低，用低、中溫回火代替高溫回火使中碳合金鋼獲得滿意的強韌配合默契，充分發揮了板條馬氏體的優良性能。

中碳馬氏體鋼高溫回火時，伴隨著基體再結盟晶和碳化物質點粗化，馬氏體的韌性進一步改善。

3.高碳馬氏體

過共析鋼的最佳淬火溫度是略高于A₁點的兩相區，高碳鋼低溫兩相區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度條件下，仍能保持一定的塑性和韌性。因為提高淬火溫度會造成奧氏體晶粒粗化，二次碳化物的大量溶解，會使奧氏體（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，孿晶亞結構增多，顯微裂紋敏感性增大和殘留奧氏體增多等一系列對性能不利的影響。組織形態和亞結構的變化必定引起性能的變化。

工業上的高碳鋼都是在淬火低溫回火的狀態下使用。高碳鋼馬氏體低溫回火后具有很高的強度，但塑性、韌性極低。在拉伸試驗和沖擊試驗的條件下，通常不能正確地測定它們的力學性能，因此，有關這類鋼低溫回火的性能數據大都是由彎曲、扭轉、壓縮和硬度等試驗提供的。

高碳鋼馬氏體低溫回火狀態下，決定斷裂韌度高低的主要參數是碳化物相的分布、數量和相鄰質點的間距λ，而基體晶粒的粗細（原奧氏體晶粒、馬氏體板條束或片狀晶的大小）對斷裂韌度的影響不大。由斷裂韌度的變化規律可知過低的淬火溫度對韌性也是不利的。淬火溫度降低將使碳化物（滲碳體）數量愈多，λ愈小，相當于斷裂的特征距離愈小，質點間基體金屬在外力作用下容易產生頸縮，為微孔聚合創造有利條件。λ愈小，若有現存裂紋的條件下，裂紋容易借助微孔聚合擴展，鋼的斷裂韌度降低。可見，高碳鋼低溫淬火時必定導致斷裂韌度降低。而相應的提高淬火加熱溫度，可以改善高碳馬氏體低溫回火狀態下的斷裂韌度。因為升高淬火溫度，一方面使未溶碳化數量減少，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，由未溶碳化物提供的耐磨性等性能隨之降低，因此，采用時必須注意兼顧鋼的強度、韌性和耐磨性。高碳鋼進行高溫回火時，相同強度條件下韌性較差，同時又沒有發揮出高碳的強化作用，所以高碳鋼一般不會在高溫回火狀態下使用。