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固态金属及合金都是晶体，即在其内部原子是按一定规律排列的，排列的方式一般有三种即：体心立方晶格结构、面心立方晶格结构和密排六方晶格结构。金属是由多晶体组成的，它的多晶体结构是在金属结晶过程中形成的。组成铁碳合金的铁具有两种晶格结构： 910 ℃ 以下为具有体心立方晶格结构的α——铁， 910 ℃ 以上为具有面心立方晶格结构的Υ——铁。如果碳原子挤到铁的晶格中去，而又不破坏铁所具有的晶格结构，这样的物质称为固溶体。碳溶解到α——铁中形成的固溶体称铁素体，它的溶碳能力极低，大溶解度不超过 0.02% 。而碳溶解到Υ——铁中形成的固溶体则称奥氏体，它的溶碳能力较高，高可达 2% 。奥氏体是铁碳合金的高温相。
钢在高温时所形成的奥氏体，过冷到 727 ℃ 以下时变成不稳定的过冷奥氏体。如以极大的冷却速度过冷到 230 ℃ 以下，这时奥氏体中的碳原子已无扩散的可能，奥氏体将直接转变成一种含碳过饱和的α固溶体，称为马氏体。由于含碳量过饱和，引起马氏体强度和硬度提高、塑性降低，脆性增大。
不锈钢的耐蚀性主要来源于铬。实验证明，只有含铬量超过 12% 时钢的耐蚀性能才会大大提高，因此，不锈钢中的含铬量一般均不低于 12% 。由于含铬量的提高，对钢的组织也有很大影响，当铬含量高而碳含量很少时，铬会使铁碳平衡，图上的Υ相区缩小，甚至消失，这种不锈钢为铁素体组织结构，加热时不发生相变，称为铁素体型不锈钢。
当含铬量较低（但高于 12% ），碳含量较高，合金在从高温冷却时，极易形成马氏体，故称这类钢为马氏体型不锈钢。
镍可以扩展Υ相区，使钢材具有奥氏体组织。如果镍含量足够多，使钢在室温下也具有奥氏体组织结构，则称这种钢为奥氏体型不锈钢。
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