从19世纪下半叶到20世纪上半叶，在钢中逐渐发现了各种金相组织，随后得到各自命名，如珠光体，当初称为“珠光的组成物”，后来命名为珠光体（Pearlite）。
这些组织名称的定义是依据当时的设备仪器观察测试结果给出的。如1927年，应用X射线分析了碳素钢中马氏体晶体机构后，确定“马氏体是碳溶入α-Fe中形成的过饱和固溶体”。此概念在当时的条件下是可贵的，但随着马氏体材料的发展和观测设备的进步，此定义很快就不适用了。
20世纪50年代的书刊中就将珠光体译为“铁素体与渗碳体的机械混合物”。现在看来此概念不够正确。首先，由铁素体＋渗碳体构成的组织不全是珠光体，如碳素钢中的上贝氏体组织也是由铁素体与渗碳体两相组成的。第二，钢中的珠光体是过冷奥氏体的共析分解产物 如（图1）。其相组成物是共析铁素体和共析渗碳体 （或碳化物），是铁素体与碳化物在相界面上的有机结合，界面上，两相原子有结合力；平衡状态下，铁素体及碳化物两相是成一定比例的约（7:1），有一定相对量。此外，两相以界面相配合，存在一定的位向关系。如在珠光体中，铁素体和渗碳体之间的晶体学取向关系有两种：一种是Pitsch-Petch关系： 另一种是Bgayatski关系： 科学技术哲学称此为整合系统，即珠光体是一个整合系统，而非混合系统。说明珠光体中的两相是有机结合，非机械混合。显然，将铁素体和渗碳体机械地混杂在一起称为珠光体是很不严谨的。一堆废钢铁是混合系统，混合系统的各个组元之间是各自独立的，没有固定的比例关系，没有结合力，更不存在位向关系。因此将钢中的珠光体应该定义为：共析铁素体和共析渗碳体 （或碳化物）有机结合的整合组织。共析铁素体和共析渗碳体是指其为共析分解的产物，不是通过其他方式形成的。整合在科学技术哲学中，其含义是整体上的有机结合，有序配合，组织化匹配。
马氏体是碳在α-Fe中的过饱和固溶体。在钢和合金中，许多马氏体中不含碳，有时不仅是体心立方晶格，还有密排六方、有序正交、有序面心立方、有序正方等晶体结构。故该定义过时。在冷却过程中所发生的马氏体转变的产物统称为马氏体。80年代某些学者将此定义作了如下修改：母相无扩散的，以惯习面为不变平面的切变共格的相变产物，统称为马氏体。定义3是对定义2的说明，均是仅仅指出了马氏体相变的特征只是马氏体相变过程的规律性的概括，不是马氏体本身的物理实质的说明。作为马氏体的科学定义应当是马氏体自身的物理本质的科学抽象，即指出马氏体自身的属性，而不是马氏体相变过程的属性。马氏体产生的过程属性不是对马氏体产物属性的科学抽象。因此，这两个定义都不是马氏体的科学抽象。观察表明，马氏体组织自身的物理本质是：体心立方或体心正方晶格等多种晶格；板条状、片状等形貌；具有极高的位错密度、精细孪晶或细微层错等亚结构；严格晶体学关系和惯习面等共同性特征。钢中马氏体典型组织和亚结构如（图2）所示。图2（a）是10Mn2NiMoVB钢板条状马氏体组织；图2 （b）是CrWMn钢1100℃油中淬火，得到的典型的片状马氏体组织。
图2 钢中板条状马氏体（a）和片状马 氏体（b）及马氏体亚结构（c～e） a-板条状马氏体 b-片状马氏体 c-缠结位错 d-孪晶 e-层错 马氏体从形核到长大，伴生大量亚结构，如极高密度位错、精细孪晶或微细层错等亚结构。图2 （c~e）所示为马氏体中的亚结构照片，图2 (c)所示为板条状马氏体中的缠结位错，图2 (d)片状马氏体中的孪晶亚结构，图2 (e)是马氏体中的层错亚结构。 根据对马氏体组织结构的深入观察分析，将马氏体定义为：马氏体是经无需扩散的，原子集体协同位移的晶格改组过程，得到具有严格晶体学关系和惯习面的，相变产物中伴生极高密度位错、或层错或精细孪晶等晶体缺陷的整合组织。该定义着重对马氏体自身的物理本质做了科学抽象，同时也指出了马氏体相变过程的属性。 贝氏体的定义的形成和发展经历了一个极为艰难的过程，扩散学派和切变学派争论了30多年而无果。贝氏体是指中温转变时形成的针状分解产物。有三点特征：①针状组织形貌；②浮凸效应；③有自己的等温转变的TTT图和开始转变的Bs点。并将贝氏体定义为“铁素体和碳化物的非层片状混合组织”。①从科学技术哲学上讲，不是混合系统，而是整合系统。贝氏体中的铁素体和碳化物之间是有机结合，有序配合的整合组织。②铁素体和碳化物的非层片状组织不仅仅是贝氏体，而粒状珠光体、回火索氏体等也是铁素体和碳化物的非层片状组织。
扩散学派则认为： 贝氏体是“扩散的、非协作的两种沉淀相竞争的台阶生长的共析分解产物”。这一观点把贝氏体看成是共析分解的产物，不太妥当。不能把贝氏体转变看成共析分解，二者转变性质不同，不能混为一谈。①珠光体由铁素体＋碳化物两相组成。贝氏体可以由铁素体＋渗碳体组成，或铁素体＋残留奥氏体组成或铁素体＋M/A岛组成，或铁素体＋渗碳体＋奥氏体＋马氏体等多相组成。②珠光体晶核是两相，即F+碳化物）；而贝氏体的晶核是单相：即贝氏体铁素体BF)。③共析分解反应式为：A→F+Fe3C，而贝氏体相变不能这么写。上贝氏体和下贝氏体中的碳化物晶核何时形成？以什么形态长大？碳化物析出与否？都要视具体条件而定。它不与铁素体共析共生。④共析分解在晶界形核；而贝氏体相变的形核可在晶界也可在晶内。⑤珠光体是过冷奥氏体在高温区的平衡分解产物或接近平衡的分解产物；而贝氏体是中温区的非平衡相变产物。⑥珠光体中的位错密度低；而贝氏体铁素体由亚单元、乃至超细亚单元构成，位错密度较高，甚至发现存在精细孪晶亚结构。⑦珠光体中的铁素体、渗碳体两相存在着比例关系，如共析碳钢的珠光体中，渗碳体的相对量约占13%；而贝氏体中的各相没有固定的比例关系，碳化物析出量不定，还会夹杂着数量不等的残留奥氏体等相。可见，贝氏体转变与共析分解有着本质上的区别，贝氏体相变绝非共析分解。19世纪60年代用金相显微镜观察到珠光体和马氏体组织，而到1930年Bain才发现贝氏体组织。晚了半个世纪。到20世纪末才应用电镜等仪器对贝氏体组织进行了较多的观察。因此，这之前，给贝氏体所下的定义不够科学是可以理解的。21世纪以来，科学家们详细观察并研究了贝氏体的组织结构和转变机制。例如（图3）所示为钢中贝氏体的典型形貌和亚结构的电镜照片。
图3 （a）为低碳合金钢的粒状贝氏体组织，图3（b）是高碳钢羽毛状贝氏体组织，图3（c）为9Cr2钢的针状下贝氏体组织，片中分布有碳化物，图3（d）中可见，贝氏体片中由亚单元重复排列而成，图3（e）为贝氏体铁素体片中分布的位错亚结构。 在大量观察研究基础上，将贝氏体定义修订为：钢中的贝氏体是过冷奥氏体的中温转变产物，它以贝氏体铁素体为基体、同时可能存在θ-渗碳体或ε-碳化物、残留奥氏体等相构成的整合组织。贝氏体铁素体的形貌多呈条片状，内部有规则排列的亚单元及较高密度的位错等亚结构。 淬火钢回火是向平衡态逐渐演化的过程，是过饱和固溶体分解，析出碳化物的过程。这些过程包括马氏体的分解，残留奥氏体的转变，还有碳化物析出、转化、聚集长大；α相的回复、再结晶；应变能的减小和内应力的消除等过程。随着回火温度的升高，淬火马氏体依此转变为为回火马氏体、回火托氏体、回火索氏体组织。Fe-C马氏体脱溶时从形成碳原子偏聚团到析出平衡相θ-Fe3C之间存在过渡相，即过渡的Fe-C化合物。这是20世纪后期研究的一个热点问题。至今并未真正搞清楚。从碳原子偏聚团转变为平衡相θ-Fe3C,是系统的自组织过程。不同含碳量马氏体的回火转变，析出的过渡碳化物是不同的。它们析出之初非常细小，与基体存在复杂的共格关系，可能析出相的结构也很相似。因此，研究观测难度较大。表1中，按高、中、低碳三种情况给出了Fe-C马氏体分解时过渡相的类型以及析出的温度范围。可见，小于0. 2%C的Fe-C低碳马氏体，200℃以下回火时，只形成碳原子的位错气团，高于200℃时，析出平衡相渗碳体。中碳马氏体200℃以下回火时，形成碳原子的位错气团 （Dc）和弘津气团（Hc)。100~300℃之间形成η或（ε）碳化物。高碳马氏体形成过程较为复杂，随着回火温度的升高，析出贯序（ 温度贯序）为：Dc+Hc→η-Fe2C（或ε）→X-Fe5C2→θ-Fe3C。随着回火温度的升高，α相状态也在发生变化，一般认为Fe-C马氏体在300℃,正方度趋近于1，α相变为体心立方的铁素体。随着温度的升高，进行回复和再结晶过程，随之组织形貌发生改变。从金相形貌上看，低温回火时，组织仍然保持着淬火马氏体的固有形貌，即仍为板条状、条片状、透镜片状等形貌特征，仅片内发生微细结构的变化，如G. P. 区 （Dc、Hc）的形成，η或ε碳化物的析出。这种整合组织称为回火马氏体。T8碳素钢淬火马氏体于200℃回火，得到的回火马氏体的组织如（图4）所示。Fe-C马氏体在300~500℃回火时，α相中的孪晶消失，位错运动，出现亚晶，发生回复过程。回复初期，部分位错，其中包括小角度晶界，如板条马氏体界面上的位错将通过滑移与攀移而相消。从而缠结位错密度下降，如（图5 a）所示，可见位错重新排列的形貌。位错移动将重新排列逐渐转化为胞块，如（图5 b）所示。图5 10Cr9Mo1NbV钢回火托氏体中的 位错形态（a）及胞块结构（b） 回复使部分板条界面消失，相邻板条合并而成宽的板条。在400℃以上回火时，回复已经清晰可见。由于板条合并变宽，再也看不清完整的板条，但能看到边界不清的亚晶块。图6 所示为P91钢、718塑料模具钢的回火组织，可以看到亚晶块。亚晶块尺寸约为1μm左右。图6 回火托氏体中的亚晶，TEM (a）P91钢 （b）718钢 纯Fe的再结晶温度约为450℃,碳素钢中的铁素体，由于杂质和化学元素的用，再结晶温度被提高。碳素钢中的α相高于400℃开始回复过程，500℃以上才开始再结晶。这一阶段基本上保持着马氏体原来的金相形貌，此时为回火托氏体，以往文献中称其为回火屈氏体。中温回火得到的尚保留着马氏体形貌特征的铁素体和片状 或细小颗粒）渗碳体的整合组织，称为回火托氏体。如果贝氏体回火时也得到这些相和具有同样的形貌特征，也称为回火托氏体。（图7 a）所示为碳素钢马氏体于400℃回火得托氏体的组织。铁素体于A1~500℃温度之间发生再结晶过程。再结晶温度下，一些位错密度低的胞块将长大成等轴的铁素体晶粒，原来马氏体的板条状、片状特征消失。碳化物也聚集长大成颗粒状，并且均匀地分布在等轴状铁素体基体上。这种整合组织为回火索氏体。淬火钢高温回火得到的等轴状铁素体＋较大颗粒状（ 或球状）的碳化物的整合组织，称为回火索氏体。回火索氏体中的铁素体已经完成再结晶，失去了马氏体和贝氏体的条片状特征。在工厂中，合金马氏体在高温回火时，铁素体往往难以再结晶，仍然保持条片状形貌，其上分布着粒状碳化物，这种组织也经常被称为回火索氏体。碳素钢的淬火马氏体于600℃回火，得到回火索氏体的组织，如图7 （b)所示。低合金马氏体大多以θ-M3C为平衡相，其脱溶贯序与Fe-C马氏体没有重大区别。碳化物形成元素对渗碳体开始析出的温度也没有明显的影响。但是碳化物形成元素阻碍碳原子的扩散，将对高温回火时，碳化物的聚集，粗化起阻碍作用。例如，温度高于450℃,Cr在θ-Fe3C中大量富集，形成合金渗碳体θ-(Fe,Cr)3C，其粗化速度将明显低于θ-Fe3C。热电企业应用的P91钢（相当于10Cr9Mo1VNbN)淬火板条状马氏体经高温回火(740~780℃)得到回火托氏体组织。图8 所示为回火托氏体的亚结构电镜照片。图8 P91钢的回火托氏体组织中的 亚晶（a）和位错（b） 可见，高温下，马氏体片中形成许多嵌镶块，即亚晶，如图8（a）;从图（b）中可见亚晶周边上位错密度较高。应当指出：板条状马氏体中具有极高的位错密度，高温回火后大幅度降低，形态也发生变化。P91钢经1040℃淬火，780℃高温回火，得回火托氏体组织图（9）。由于这种钢中还有大量合金元素，阻碍再结晶，故淬火板条状马氏体在高温回火时，铁素体尚没有发生再结晶，仍然保持着板条状的金相形貌，故应称其为回火托氏体组织。有的文献中称为“回火板条马氏体组织”，是不正确的。在780℃回火时，该钢马氏体中析出了M23C6等特殊碳化物；位错密度降低，形成了亚晶，在电镜下观察，亚结构已经发生了根本性变化。回火托氏体与回火马氏体本质上是不同的，不能混淆。
含有中、高含量Cr、Mo、V、Ti等元素的合金钢，其淬火马氏体的抗回火性较高，回火转变向高温转移。如高速钢马氏体于560℃回火，仍得到回火马氏体组织。回火温度接近临界点A1时，马氏体、贝氏体均转变为回火索氏体组织，这种组织与珠光体比较，本质上是一样的，均为铁素体＋碳化物的整合组织。但形貌不同，组成相的来源不同，珠光体中的铁素体和碳化物是共析转变而来，回火索氏体中的组成相则是淬火钢回火转变而得。它们在A1温度稍往下的温度下，均得到相图中的平衡相。1)科学概念是构成科学理论的细胞，随着科学研究的进步，不断完善和修正概念，以便发展科学理论，具有重要性和必要性。2)由于历史的条件，珠光体、贝氏体、马氏体等概念存在缺陷，应用现代科学手段观察、研究和分析，对这些概念进行了修正。随着材料科学的进步，这些概念还可能再发展。
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