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上述現象可作如下分析：從飽和的口固溶體中析出碳化物是在較低的溫度下進行的，所以這種碳化物的長大主要靠周圍的碳原子，因此在不銹鋼厚壁管周圍附近的固溶體濃度很快降低，而遠離碳化物的固溶體碳濃度基本不變．這時的組織是由析出的高碳相（碳化物），其周圍的貧碳固溶體(濃度為C')，及未轉變的固溶體(濃度為C)所組成．這一階段的回火轉變過程主要是不斷形成新的碳化物，同時使周圍的固溶體貧化．這種析如物與固溶體（馬氏體）保持一定的共格關系，由于馬氏體分解溫度較低，原子擴散困難，故厚壁不銹鋼管不易得到碳原子的補充，已形成的碳化物很難長大。這時的組織雖仍處于亞穩定狀態，有進一步向穩定狀態轉變的趨勢，但這種轉變的速度極慢，這就是在一定回火溫度下，馬氏體的含碳量迅速降低到一定程度，而在此后的保溫過程中變化就不十分顯著的原因。

不難理解，在這一階段析出的碳化物是高度滁散的、很細很薄的片，在顯微鏡下，甚至在電子顯微鏡下都不易觀察出來，但由于這種厚壁不銹鋼管碳化物在馬氏體片上的析出，使馬氏體更易受到腐蝕，因此在相同的蝕顯條件下，它就容易發黑．這種馬氏體稱為回火馬氏體，圖14-5為同一試樣的淬火馬氏體與回火馬氏體的顯微圖片．

回火第一階段不銹鋼厚壁管析出的碳化物，不論其晶格類型或化學成分，均與平衡的Fe3C不同，X射線分析的結果表明：其結構為￡相型（即為密積六方點陣），因為這個碳化的化學成分沒有確定，故用FexC來表示，它是一種與母相保持共格關系的細小的亞穩定碳化物相。