Laagbainiet

Laagbainiet heeft een microstructuur en kristallografische kenmerken die zeer analoog zijn metaan deze van hoogbainiet. Het grote onderscheid tussen beideis dat de cementietdeeltjes ook binnenin de ferrietplaatjes precipiteren Figuur. Daardoor zijn er twee soorten cementiet: deeltjes die ontstaan uit de koolstofaangerijkte austenietfase, die de bainitische ferrietplaatjes scheidt, en deeltjes die lijken te precipiteren uit het oververzadigde ferriet. Deze laatsten vertonen de "ontlaat" oriëntatierelatie die gevonden wordt wanneer carbides precipiteren tijdens de ontlaatbehandeling van martensiet, welke vaak beschreven wordt als de Bagaryatski oriëntatierelatie:

 
 [0 0 1] Fe3C  || [ -1 0 1]alfa 




 
 [1 0 0] Fe3C  || [ 1 1 1]alfa 




 
 [0 1 0] Fe3C  || [ -1 2 -1]alfa 




 
 
 

De microstructuur van laagbainiet. Merk de precipitatie op van verschillende varianten van carbidedeeltjes in het plaatje laagbainitische ferriet. Laagbainiet bestaat overigens ook uit fijne ferrietplaatjes in bundels geschikt, waarbij de plaatjes van elkaar gescheiden worden deels door films van koolstofaangerijkte austeniet en deels door carbides. Naar Bhadeshia en Edmonds, Metallurgical Transactions A, volume 10A (1979) 895-907.

De carbides in het ferriet zijn niet noodzakelijk cementiet. Afhankelijk van de chemische samenstelling en de transformatietemperatuur kunnen andere overgangscarbides gevormd worden. In stalen met hoog koolstofgehalte, bijvoorbeeld, die meer dan 1 massa% silicium bevatten (hetgeen de cementietvorming vertraagt), precipiteert meestal epsiloncarbide in het bainitisch ferriet.

In tegenstelling tot wat gebeurt bij het ontlaten van martensiet precipiteren cementietdeeltjes in laagbainiet vaak in één enkele variant van de oriëntatierelatie ( Figure), zodat ze evenwijdig verlopen volgens een richting die een hoek van 60° insluit met de langsas van de bainietplaat. In ontlaten martensiet zijn de carbides geneigd te precipiteren volgens een Widmanstattenpatroon. Deze bijzondere precipitatievorm in laagbainitisch ferriet kan optreden omdat de carbides genucleëerd worden aan de ferriet-austeniet fasegrens en hierdoor proberen die variant van de oriëntatierelatie aan te nemen, die een optimale aanpassing geeft aan zowel het austeniet als het ferriet waarmee ze gelijktijdig in contact zijn.

Een transmissie elektronen microscopische opname van de microstructuur van laagbainiet toont één enkele variant van carbidedeeltjes in elke plaat. Wanneer de drijvende kracht voor de cementietprecipitatie klein is, i.e. in een laag-koolstofstaal of bij hoge temperaturen zodat de koolstof snel kan diffunderen uit het oververzadigd ferriet, zal eerder één enkele variant gevormd worden. Naar Bhadeshia, Acta Metallurgica, volume 28 (1980) 1103-1114.

Een andere mogelijke verklaring is dat de carbideprecipitatie beïnvloed wordt door de spanningen geassocieerd met de displacieve groei van het laagbainiet. Het effect zou minder uitgesproken zijn tijdens het ontlaten van het martensiet omdat de drijvende kracht voor de carbideprecipitatie groter is.

De carbides in het laagbainiet zijn extreem fijn, slechts enkele nanometer dik en ongeveer 500 nm lang. Omdat ze precipiteren in het ferriet zal een geringere hoeveelheid koolstof diffunderen naar het restausteniet. Dit betekent op zijn beurt dat in vergelijking met een hoogbainitische microstructuur minder en fijnere cementietdeeltjes precipiteren tussen de ferrietplaten. Een belangrijk gevolg hiervan is dat laagbainiet niettegenstaande zijn over het algemeen hogere sterkte over het algemeen taaier is dan hoogbainiet. De grove cementietdeeltjes in hoogbainiet zijn gevaarlijk omdat ze zowel splijtbreuken als holten kunnen initiëren.