Il faut décomposer la réaction bainitique en évènements distincts pour étudier sa cinétique. Une plaquette germe sur un joint de grain de l'austénite puis s'allonge à une certaine vitesse avant d'être bloquée par la déformation plastique de l'austénite. Une nouvelle plaquette germe alors à son extrémitée, et la lame se développe par répétition de ce processus. De ce fait, la vitesse globale de croissance de la lame est inférieure à celle d'une plaquette, car il existe un intervalle de temps entre la germination successive des sous-unités. La fraction volumique de bainite formée dépend de l'ensemble des lames se formant en différrents endroits de l'échantillon. La précipitation de carbures influence la cinétique, principalement en abaissant la teneur en carbone de l'austénite résiduelle ou de la ferrite sursaturée.
On sait peu de choses de la germination de la bainite, si ce n'est que l'énergie d'activation est directement proportionelle à la force motrice. Ceci s'explique bien dans le cadre de la théorie de la germination martensitique. Cependant, la germination bainitique fait intervenir la diffusion du carbone dans l'austénite (ce qui n'est pas le cas pour la martensite), bien que la croissance elle-même soit sans diffusion.
La taille des plaquettes individuelles de ferrite est trop petite pour permettre leur observation au microscope optique, qui ne révèle que les lames. L'utilisation de techniques de plus haute résolution (microscopie par photoémission d'éléctrons) a permis d'observer directement la progression de la réaction bainitique. On observe, et ce n'est pas surprenant, que la croissance des plaquettes individuelles se fait à une vitesse largement supérieure à celle que permettrait un processus contrôlé par la diffusion. Néanmoins, la vitesse de croissance est également largement inférieure à celle de la martensite car la force motrice est plus faible aux températures de transformation bainitique. Les lames croissent à une vitesse sensiblement constante mais sont souvent bloquées avant d'avoir traversé le grain d'austénite.
Le délais entre la germination de deux plaquettes ralentit la vitesse de croissance de la lame. Celle-ci n'en est pas moins d'un ordre de grandeur supérieure à celle attendue d'un processus controllé par la diffusion du carbone. Des mesures de la vitesse à laquelle la lame de bainite s'épaissit révèlent un mécanisme discontinu, l'épaisseur augmentant par étapes d'environ 0.5 micromètres. Le pas de ces étapes est lié à la taille des sous-unité, observées en microscopie éléctronique à transmission. L'élargissement de la lame dépend donc de la vitesse à laquelle de nouvelles plaquettes y germent.
L'ensemble de ces caractéristiques, i.e. l'évolution de la fraction volumique de bainite en fonction de la température, de la structure de grain austénitique, et de la composition chimique de l'alliage, peuvent être considérées au travers d'un diagramme TTT. De manière simplifiée, le diagramme TTT présente deux courbes en C. Celle qui est située aux hautes températures décrit l'évolution des transformations reconstructives comme la formation de ferrite et de perlite, pendant que celle située aux plus basses températures représente les transformations displacives comme la formation de ferrite de Widmanstätten et de bainite. Dans les aciers faiblement alliés, où les transformations sont rapides, ces deux courbes peuvent se chevaucher, n'en laissant qu'une apparente, combinaison de toutes les réactions. Lorsque la teneur en éléments d'alliage augmente de sorte que la décomposition de l'austénite est retardée, ces courbes se séparent et un creux caractéristique se développe dans le diagramme TTT, autour de la température BS. Ceci est important dans la conception des aciers à haut module, qui doivent être déformés à basse température, dans l'état austénitique avant le début de la transformation.
Reconstructive and Displacive Transformations: parts 1-6
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