Rol van legeringselementen


Koolstof heeft een grote invloed op het temperatuursgebied waarin hoog- en laagbainiet bestaan. De BS temperatuur wordt verlaagd door verschillende legeringselementen waarbij weergegeven wordt in de volgende empirische vergelijking dat koolstof de grootste invloed heeft.
BS (░ C) = 830-270C -90Mn-37Ni-70Cr-83Mo
In deze formules worden de concentraties aangegeven in massaprocent. Koolstof heeft een veel grotere oplosbaarheid in austeniet dan in ferriet en is een zeer krachtige austenietstabilisator wat leidt tot een algemene vertraging van de reactiekinetiek. De fractie carbides in de uiteindelijke microstructuur stijgt evenredig met de koolstofconcentratie, zodat de koolstofconcentratie beneden 0,4 massa% moet gehouden worden om betrouwbare mechanische eigenschappen te verzekeren. We zagen reeds dat een stijging in koolstofgehalte de vorming van laagbainiet vergemakkelijkt omdat het moeilijker en moeilijker wordt voor de oververzadigde bainitische ferriet ontkoold te worden vˇˇr dat de precipitatie van cementiet aanvangt.

In koolstofstalen wordt de bainietreactie op kinetisch gebied afgeschermd door de ferriet- en perlietreacties die bij hogere temperaturen en kortere tijden beginnen zodat het in continu gekoelde monsters moeilijk is bainitische structuren te bekomen. Zelfs bij isotherme transformatie rijzen er moeilijkheden als bv. de ferrietreactie bijzonder snel is. Toevoegen van metallische legeringselementen leidt meestal tot een vertraging van de ferriet- en perlietreacties. Bovendien wordt de bainietreactie verschoven naar lagere temperaturen. Dit leidt dikwijls tot een grotere scheiding tussen de reacties en de TTT-curve voor vele gelegeerde stalen vertonen veel duidelijker gescheiden C-curven voor de perliet- en bainietreacties. Hoe dan ook is het nog steeds moeilijk om een volledig bainitische microstructuur te verkrijgen wegens de nabijheid van de martensietreactie.

Een zeer efficiŰnt middel om de bainietreactie te isoleren in laag-koolstofstalen is de toevoeging van 0,002 gew.% oplosbaar boor aan een 0,5 gew.% Mo staal. Het molybdeenstaal bevoordeelt de bainietreactie terwijl boor de ferrietreactie merkbaar vertraagt, waarschijnlijk door de preferentiŰle segregatie naar de oorspronkelijke austeniet-korrelgrenzen. Hierdoor kan de bainietreactie optreden bij kortere tijden. De bainitische C-curve wordt terzelfdertijd weinig be´nvloed door de toevoeging van boor zodat er geen martensiet gevormd wordt. Bijgevolg kunnen volledig bainitische stalen bekomen worden door het gebruik van verschillende afkoelsnelheden.