滲碳層非馬氏體組織一般是指滲碳熱處理或碳氮共滲熱處理零件表面黑色組織（黑網、黑帶及黑洞，所謂“三黑”）的別稱。

在滲碳熱處理（碳氮共滲）過程中，由于內氧化的原因而導致基體中合金元素在晶界附近偏聚析出，合金元素貧化致使局部淬透性下降，從而形成的托氏體類組織，這些組織有初生鐵素體，初生屈氏體（連成一片稱黑帶，未連成一片稱黑網），部分鋼種出現貝氏體，它們均稱為非馬氏體組織。非馬氏體組織的產生會使經滲碳熱處理或碳氮共滲熱處理零件的表面硬度、耐磨性下降，零件表面有益的殘余壓應力減小，甚至表面形成殘余拉應力，導致零件的疲勞強度下降，使用壽命降低。

1. 滲碳或碳氮共滲熱處理后非馬組織產生原因：

當滲碳爐氣中的O₂、H₂O、CO₂等氧化性氣體含量較高或零件表面有嚴重氧化皮時，在滲碳熱處理過程中，在最外表面形成氧化物。接著在氧沿晶界擴散的同時，晶粒內的Cr、Si和Mn向晶界的氧擴散，并在晶界上形成氧化物（一般把晶內氧化和晶界氧化統稱為內氧化），同時使氧化物附近的基體中碳和合金元素貧化，使該層附近的淬透性下降，對于油淬來說，生成微細的珠光體或貝氏體，而非馬氏體組織。

2. 滲碳或碳氮共滲熱處理后非馬組織的特征：

晶界氧化不僅在晶界，在表面也生成氧化物，含Cr的滲碳鋼，由于表面生成鉻的氧化物，在干凈的淬火油中淬火后，可以用肉眼觀察到干凈表面出現淺綠色；用顯微鏡觀察表面時，可以看到晶界氧化呈網狀或半網狀等，淬火組織為貝氏體或屈氏體組織，而非馬氏體組織；工件表面硬度低，殘余壓應力下降。如下圖：

3. 滲碳或碳氮共滲熱處理后非馬組織的危害：

在滲碳氣氛中含有若干的O₂、CO₂和H₂O，滲碳的同時會產生氧化反應，在滲碳熱處理的零件表面，如果在晶界產生氧化，有微細的珠光體或奧氏體晶界氧化的共存情況，如果這些現象嚴重，前者產生剝離和磨削裂紋，后者降低耐磨性能及疲勞性能。