Бейнитное превращение аустенита.

В углеродистых сталях в интервале температур 500-250°С происходит бейнитное (промежуточное) превращение аустенита. Кинетика этого превращения и получающиеся струк­туры имеют черты кинетики и структур, получаемых при диффу­зионном перлитном и бездиффузионном мартенситном превраще­ниях: диффузионное перераспределение углерода в аустените между продуктами его распада и мартенситное бездиффузионное превращение .

В результате бейнитного превращения образуется смесь -фазы (феррита) и карбида, которая называется бейнитом.

Кристаллы -фазы образуются в промежуточном интервале температур путем когерентного роста упругой связи с исходной -фазой, т. е. точно гак же, как растут кристаллы мартенсита при мартенситном превращении. Но в отличие от последнего, для ко­торого характерно "мгновенное" образование кристаллов мартен­сита, при бейнитном превращении кристаллы -фазы растут сравнительно медленно, что связано с необходимостью диффузи­онного отвода атомов углерода из аустенита с целью получения -фазы, обедненной углеродом. Это объясняется тем, что в проме­жуточном интервале температур -фаза может образовываться из -фазы, обедненной углеродом. Карбид в бейните не имеет пластинчатого строения, свойст­венного перлиту. Карбидные частицы в бейните очень дисперсны, их можно видеть только под электронным микроскопом.

Различают верхний и нижний бейнит, образующиеся соответственно в верхней и нижней части промежуточного интервала температур (условная граница между ними 350 °С). Верхний бейнит имеет перистое строение, а нижний - игольчатое, мартенситоподобное строение.

Верхний бейнит от нижнего отличается по характеру распре­деления и составу карбидной фазы. Электронно-микроскопический анализ показал, что в верхнем бейните карбидные частицы распо­ложены между пластинами феррита или по границам и внутри пластин феррита, а в нижнем бейните включения карбида нахо­дятся только внутри пластин -фазы.

Карбидная фаза в верхнем бейните - цементит, а в нижнем бейните - -карбид, который заменяется цементитом с увеличени­ем времени выдержки (как при отпуске стали).

Продукты изотермического превращения переохлажденного аустенита в промежуточном интервале температур по своему со­ставу, структуре и свойствам близки к продуктам отпуска мартен­сита закаленной стали, если температуры бейнитного превраще­ния и отпуска одинаковы.

Бейнит прочнее перлита, при этом его прочностные свойства увеличиваются с понижением температуры изотермического пре­вращения. Повышенная прочность бейнита определяется малыми размерами ферритных кристаллов, дисперсными выделениями карбидов, искажениями решетки -железа в связи с ее пересыще­нием углеродом, а также повышенной плотностью дислокаций в бейнитном феррите, закрепленных коттреловскими атмосферами из атомов углерода.

Пластичность при переходе из перлитной области в бейнитную (верхний бейнит) падает, а затем с понижением температуры вновь возрастает (нижний бейнит). Снижение пластичности в об­ласти верхнего бейнита связано с выделением сравнительно гру­бых карбидов преимущественно по границам ферритных кри­сталлов. В нижнем же бейните частицы карбидов расположены внутри кристаллов -фазы, и поэтому при высокой прочности в стали с нижнимним бейнитом сохраняется высокая вязкость.

В так называемых «бейнитных» сталях (,например, малоуглеродистая сталь легированная 0,5%Мо и бором) бейнитная структура образуется при охлаждении на воздухе с температур горячей прокатки.