Ontlaten van bainiet

De mate waarin en de snelheid waarmee de microstructuur en de eigenschappen tijdens het ontlaten veranderen moet afhankelijk zijn van de mate waarin het initiële monster afwijkt van de evenwichtstoestand. Het gedrag van bainiet tijdens het ontlaten zal daarom anders zijn dan dat van martensiet.

In tegenstelling tot martensiet bevat bainitisch ferriet gewoonlijk slechts een kleine overmaat koolstof in oplossing. Het grootste deel van de koolstof in het getransformeerde bainietmonster komt voor als cementietdeeltjes. Deze zijn over het algemeen grover dan deze die zich vormen in ontlaten martensiet. Het effect van ontlaatbehandelingen is dus altijd zwakker dan wanneer in dezelfde staalsoort martensiet ontlaten wordt.

Bainiet wordt gevormd bij relatief hoge temperaturen waarbij gedeeltelijk herstel optreedt tijdens de transformatie. Bijgevolg treden er slechts kleine veranderingen op in herstelgedrag, morfologie of grootte van de carbidedeeltjes wanneer bainitische staalsoorten met laag koolstofgehalte gegloeid worden gedurende één uur tot 700°C. Een snelle verzachting treedt enkel op wanneer de platenstructuur van het ferriet verandert in een equiaxiaal ferriet. De sferoïdisatie en groei van de cementietdeeltjes is gekoppeld aan deze verandering. Verder ontlaten heeft slechts beperkte invloed.

Kleine veranderingen in de koolstofconcentratie (0,06-0,14 gew.%) hebben weinig effect op het ontlaten van bainiet in tegenstelling tot martensitische stalen. Koolstof heeft een zeer sterk verstevigend effect door vaste oplossing. Bijgevolg daalt de sterkte van martensiet abrupt wanneer de koolstof precipiteert tijdens het ontlaten. In bainiet is koolstof vooral aanwezig in de vorm van grove carbides die weinig bijdragen tot de sterkte. Het is daarom niet verwonderlijk dat het effect van het ontlaten eerder ongevoelig is voor de koolstofconcentratie.

Vele bainitische microstructuren bevatten een aanzienlijke hoeveelheid restausteniet. Ontlaten, dat gewoonlijk bij temperaturen hoger dan 400°C gebeurt, zorgt voor ontbinding van dit austeniet in een mengsel van ferriet en carbiden.

Bainitische stalen die sterk carbidevormende legeringselementen zoals Cr, V, Mo and Nb bevatten, ondergaan een secundaire harding tijdens het gloeien bij hoge temperaturen. Secundaire harding treedt op wanneer fijne (meer stabiele) legeringscarbides gevormd worden ten koste van cementiet. Omdat, in vergelijking met martensiet, het cementiet in bainiet grof is, blijkt de secundaire hardingsreactie de neiging te hebben langzamer te verlopen.

Er is een aanzienlijke interesse in het gebruik van koper-gelegeerde bainitische stalen voor toepassing in zware industrie. Het ontlaten zorgt voor de vorming van fijne koperdeeltjes die bijdragen tot de sterkte zonder afbreuk te doen aan de taaiheid.

Als besluit kan men zeggen dat er belangrijke verschillen zijn tussen het ontlaatgedrag van bainiet en martensiet. Het belangrijkste verschil is dat er weinig koolstof in vaste oplossing is in het bainiet. Dit heeft voor gevolg dat bainiet veel minder gevoelig is voor ontlaten omdat er nauwelijks verlies aan sterkte is door het verdwijnen van de kleine hoeveelheid opgelost koolstof. Er treedt enkel een groot verschil in sterkte op wanneer de bainitische platenstructuur groeit of rekristalliseert tot equiaxiale ferrietkorrels. Kleine veranderingen in de sterkte zijn te wijten aan vergroving van de cementietdeeltjes en een algemeen herstel van de dislocatiesubstructuur. Bainitische stalen die sterk carbidevormende legeringselementen bevatten geven aanleiding tot secundaire harding zoals deze vastgesteld in martensitische stalen. De secundaire harding hangt af van de precipitatie van fijne gelegeerde carbides.