La transition bainite supérieure/bainite inférieure

par H. K. D. H. Bhadeshia

traduit par T. Sourmail

Lorsqu'on abaisse la température de transformation (sous B_S), on obtient de la bainite inférieure pour laquelle des carbures précipitent dans la ferrite; la précipitation dans l'austénite est de ce fait réduite. La transition de la bainite supérieure à la bainite inférieure peut être expliquée au travers du processus de revenu qui prend place après la croissance sans diffusion de la plaquette de ferrite sursaturée. Le carbone en excés a tendance &agrave diffuser dans l'austénite résiduelle, mais la sursaturation peut aussi être diminuée par la précipitation dans la ferrite.

Le temps nécessaire pour "dessaturer" une plaquette de ferrite par diffusion du carbone dans l'austénite est représenté dans Figure. , pour un acier typique. Aux hautes températures, la diffusion est si rapide que les précipités n'ont pas l'occasion de se former dans la ferrite, on obtient une microstructure de bainite supérieure. Il est possible que de la cémentite précipite depuis l'austénite enrichie en carbone.

Temps nécessaire pour dessaturer une plaquette de ferrite bainitique. Si le processus est rapide, on forme une bainite supérieure, car la précipitation n'a pas le temps de se faire dans la ferrite. D'après Takahashi et Bhadeshia, Materials Science and Technology, volume 6 (1990) 592-603.

Lorsque la température diminue, i.e lorsque le temps pour dessaturer la plaquette augmente, une partie du carbone peut former de fins précipités de carbures dans la ferrite, pendant que le reste est rejeté dans l'austénite où il forme éventuellement des précipités entre les plaquettes. C'est la microstructure de la bainite inférieure. Du fait que seule une fraction du carbone en excés diffuse dans l'austénite, les précipités qui s'y forment sont beaucoup plus petits que ceux que l'on rencontre dans la bainite supérieure. Ceci explique que la bainite inférieure possède non seulement une meilleure résilience, mais également une plus haute limite d'élasticité que la bainite supérieure.

Un corollaire de ce mécanisme de transition est que l'on obtient toujours de la bainite inférieure dans les aciers à haute teneur en carbone. En effet, l'importante quantité de carbone prise dans la ferrite ne peut s'échapper assez vite pour permettre d'éviter la précipitation dans la ferrite. Inversément, dans les aciers bas carbone, le temps pour dessaturer une plaquette est si faible que seule de la bainite supérieure peut être obtenue, quelque soit la température de transformation choisie entre celle de fin de formation de la perlite et celle de début de formation de martensite.

Il est également possible d'obtenir des mélanges des deux microstructures lors d'une transformation isotherme. Il se forme d'abord de la bainite supérieure, ce qui entraîne un enrichissement en carbone de l'austénite résiduelle, et provoque la transition vers la bainite inférieure, en cours de transformation.