渗碳层非马氏体组织一般是指渗碳热处理或碳氮共渗热处理零件表面黑色组织（黑网、黑带及黑洞，所谓“三黑”）的别称。

在渗碳热处理（碳氮共渗）过程中，由于内氧化的原因而导致基体中合金元素在晶界附近偏聚析出，合金元素贫化致使局部淬透性下降，从而形成的托氏体类组织，这些组织有初生铁素体，初生屈氏体（连成一片称黑带，未连成一片称黑网），部分钢种出现贝氏体，它们均称为非马氏体组织。非马氏体组织的产生会使经渗碳热处理或碳氮共渗热处理零件的表面硬度、耐磨性下降，零件表面有益的残余压应力减小，甚至表面形成残余拉应力，导致零件的疲劳强度下降，使用寿命降低。

1. 渗碳或碳氮共渗热处理后非马组织产生原因：

当渗碳炉气中的O₂、H₂O、CO₂等氧化性气体含量较高或零件表面有严重氧化皮时，在渗碳热处理过程中，在最外表面形成氧化物。接着在氧沿晶界扩散的同时，晶粒内的Cr、Si和Mn向晶界的氧扩散，并在晶界上形成氧化物（一般把晶内氧化和晶界氧化统称为内氧化），同时使氧化物附近的基体中碳和合金元素贫化，使该层附近的淬透性下降，对于油淬来说，生成微细的珠光体或贝氏体，而非马氏体组织。

2. 渗碳或碳氮共渗热处理后非马组织的特征：

晶界氧化不仅在晶界，在表面也生成氧化物，含Cr的渗碳钢，由于表面生成铬的氧化物，在干净的淬火油中淬火后，可以用肉眼观察到干净表面出现浅绿色；用显微镜观察表面时，可以看到晶界氧化呈网状或半网状等，淬火组织为贝氏体或屈氏体组织，而非马氏体组织；工件表面硬度低，残余压应力下降。如下图：

3. 渗碳或碳氮共渗热处理后非马组织的危害：

在渗碳气氛中含有若干的O₂、CO₂和H₂O，渗碳的同时会产生氧化反应，在渗碳热处理的零件表面，如果在晶界产生氧化，有微细的珠光体或奥氏体晶界氧化的共存情况，如果这些现象严重，前者产生剥离和磨削裂纹，后者降低耐磨性能及疲劳性能。