不同熱處理工藝直接影響不同材質的鋼球性能，這一點最終是以鋼球顯微組織狀態分布反映出來的。我們對照熱處理前后鋼球用鋼的顯微組織變化，就能更好理解了。通常情況下，鐵素體組織的鋼球耐磨性最差，珠光體組織的鋼球耐磨性較好，馬氏體組織的鋼球耐磨性最好，而在相同的硬度下，貝氏體組織的鋼球又比一般淬火+回火獲得的馬氏體組織具有更高的耐磨性，下面我們來逐一認識一下各種組織：

1. 馬氏體

馬氏體是高硬度鍛軋磨球的主要微觀組織。磨球規格較大時，表面到心部的微觀組織往往由單一的馬氏體組織過渡為馬氏體和其它相的復合組織，復合相的組成由磨球鋼的化學成分、加熱狀態以及冷卻方式共同決定。對低合金中高碳磨球鋼而言，馬氏體是由兩種不同亞結構的馬氏體混合而成，板條馬氏體和片狀馬氏體之間的比例將隨著碳含量的提高而降低。對于馬氏體轉變的動力學而言，馬氏體轉變在 Ms以下溫度開始，在進一步冷卻過程中，馬氏體轉變量隨著溫度的降低而增大，溫度降低到Mf時，馬氏體轉變截止。

2. 珠光體

珠光體（黑色）是奧氏體在較高溫度范圍共析轉變時析出的組織，其是由滲碳體和鐵素體構成的機械混合物。片狀珠光體是由滲碳體片和鐵素體片組成平行分布的兩相層狀結構。當磨球的淬透性較差時，磨球內部會產生大量片狀珠光體組織。觀察淬透性較差的磨球內部組織時，由于光學顯微鏡分辨率較低，只能看到黑色塊狀的珠光體組織。

3. 貝氏體

貝氏體是由碳化物和鐵素體構成的機械混合物。碳化物是以許多不規則沉淀物的形式出現在鐵素體晶粒內。貝氏體轉變發生在珠光體轉變和馬氏體轉變之間的溫度區間。由于貝氏體鐵素體的高密度位錯、貝氏體鐵素體的細小尺寸以及碳的過飽和度，貝氏體具有較高的硬度。磨球內含有一定量的貝氏體，可提高磨球的沖擊韌性。

4. 殘余奧氏體

鋼在發生馬氏體轉變后殘留的奧氏體是殘余奧氏體（亮白色）。磨球中殘余奧氏體含量較大時，磨球的淬火硬度降低，低沖擊條件下的耐磨性變差。當磨球受到高能量沖擊時，殘余奧氏體的存在一方面可以阻止裂紋的擴展來提高韌性，另一方面沖擊應力可能促使磨球表層或近表層的殘余奧氏體轉變為馬氏體，從而提高磨球的硬度和耐磨性。但如果近表層的殘余奧氏體轉變為馬氏體，從而導致應力產生，裂紋容易萌生和擴展，產生剝落掉塊，影響磨球的使用壽命。

研究認為，高碳馬氏體(M)與殘留奧氏體(A )的組合有著比低碳板條馬氏體更好的耐磨性。但是，實踐證明，馬氏體與下貝氏體 (B下)及A的復合組織會比全M或全B下組織更耐磨，適當的M + B下+A在合適的比例會得到最高的耐磨性。