试验表明，马氏体相变的形核符合相变形核的一般规律，即选择在晶体缺陷处形核。已知珠光体在奥氏体界面上形核，是扩散形核；贝氏体在晶界和晶内形核，是非协同热激活跃迁形核；马氏体主要在晶界、相界面、位错、孪晶界等处形核，是无扩散相变形核。显然，随着温度的降低，过冷奥氏体相变的形核存在一个逐渐演化的过程。
涨落是相变的诱因，晶界、相界面、孪晶、位错、层错等缺陷处易于出现结构涨落和能量涨落，促进马氏体晶核形成。试验表明，马氏体在缺陷处形核，晶体缺陷处原子排列混乱，能量较高。在远离平衡态（过冷度很大）、相变驱动力足够大的条件下，依靠涨落在晶内、晶界等缺陷处形核。
将奥氏体过冷到Ms点以下，在奥氏体的晶体缺陷处必出现随机涨落，由于过冷度大，温度低，原子难以扩散。马氏体相变无成分变化，因此不需要浓度涨落。母相晶体缺陷处有利于产生结构涨落和能量涨落。结构涨落、能量涨落二者非线性的正反馈相互作用把微小的随机性涨落迅速放大，使得原结构失稳，于是建构一种新结构，即马氏体晶体结构。以晶体缺陷为起点出现结构上的涨落，在能量涨落的配合下形成马氏体晶核。因此，马氏体的形核是以缺陷促进形核，实现母相到新相的晶格改组的过程。
图5-49所示为Fe-15％Ni-0.6％C合金的马氏体组织，可见，在原奥氏体的三角晶界处（界棱）形成了马氏体晶核并且沿着奥氏体晶界长大，如图5-49a中的箭头所示。图5-49b为图5-49a中箭头处的示意图，说明该马氏体片在界棱处形核，并沿着奥氏体晶界向奥氏体A1长大。由于A1、A2、A3三个晶粒的位向不同，马氏体片只向A1晶内长大。马氏体片若与A1晶粒保持共格，则与A2、A3两个晶粒没有共格关系。以往认为“马氏体片以共格切变方式长大，一旦共格破坏就停止长大”。显然如图5-49b所示，马氏体与A2、A3两个晶粒没有共格关系，即马氏体片不会沿着奥氏体晶界共格长大，也即切变机制不能解释沿着晶界长大的现象，即切变机制与此试验现象不符。如图5-49b所示，马氏体片M沿着晶界so和od是以非共格界面长大，在晶内的sd界面可共格长大。(www.xing528.com)
图5-49 Fe-15％Ni-0.6％C合金马氏体片晶界形核长大（SEM）和示意图
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