Cinética

A análise da taxa de transformação bainítica deve ser feita considerando-se diversos eventos distintos. A sub-unidade nucleia no contorno de grão da austenita e aumenta o seu comprimento com certa taxa velocidade até que o seu crescimento é interrompido pela deformação plástica no interior da austenita. Então, nova sub-unidade é nucleada na sua ponta e a estrutura de feixe é desenvolvida com a continuidade do processo. A taxa de aumento do comprimento do feixe é menor que o aumento individual das sub-unidades, porque há um intervalo entre a formação das sub-unidades sucessivas. A fração volumétrica de bainita depende do crescimento dos feixes formados nas diferentes regiões. A precipitação de carbonetos influencia na cinética, inicialmente há remoção do carbono tanto da austenita residual como da ferrita supersaturada.

Sabe-se muito pouco sobre a nucleação da bainita, exceto que a energia de ativação da nucleação é diretamente proporcional à força de ativação da transformação. Isto é consistente com a teoria da nucleação da martensita. No entanto, uma diferença em relação à martensita é que o carbono apresenta partição na austenita durante a nucleação da bainita, embora os núcleos das sub-unidade se desenvolvam em sub-unidades e cresçam sem difusão.

O tamanho das ripas individuais da ferrita é tão pequeno que não apresenta resolução no microscópio óptico, no qual é possível observar apenas grupos de ripas. Usando técnicas de alta resolução, como por exemplo, com o microscópio eletrônico de fotoemissão é possível estudar diretamente o desenvolvimento da reação bainítica. O aumento do comprimento das ripas individuais de bainita ocorre a taxa maior que a esperada em processos controlados por difusão. A taxa de crescimento é menor que a da martensita, porque a força de ativação para a formação da bainita é menor devido a alta temperatura de transformação. As ripas apresentam tendências de crescimento a taxa constante mas são interrompidas antes de atravessarem o grão da autenita.

A taxa de aumento do comprimento dos feixes de bainita é baixa, porque eles dependem da nucleação repetidas das sub-unidades. No entanto, a taxa de crescimento dos feixes é normalmente uma ordem de grandeza maior que a esperada em crescimento controlado pela difusão do carbono. Foram feitas também medidas do aumento da largura dos feixes de bainita, observou-se um processo descontínuo em que a largura aumenta em avanços discretos da ordem de 0,5 micrômetro. Estes avanços apresentam correlação com o tamanho das sub-unidades observados em folhas finas de microscopia eletrônica. O aumento da espessura depende da taxa que as sub-unidades são nucleadas no interior do feixe.

Estas características da transformação, isto é, a mudança da fração de bainita com o tempo, temperatura, estrutura do grão austenítico e composição química são melhor analisadas em termos do diagrama TTT. Do ponto de vista simples, o diagrama TTT consiste de duas curvas C separadas. A curva a alta temperatura descreve a evolução dos produtos de transformação difusional como a fromação da ferrita e da perlita. A curva C inferior representa reações displacivas como a ferrita Widmanstatten e a bainita. Em aços limpos, em que a transformação é rápida, há superposição das duas curvas e aparentemente observa-se apenas uma curva que é a combinação de todas as reações. Com o aumento da concentração de elementos de liga para retardar a decomposição da austenita, as duas curvas começam a se separar e começa a aparecer uma "baía" característica próxima da temperatura BS no diagrama TTT. Esta baía é importante na especificação e emprego de certos aços de alta resistência (aços ausformados) os quais são deformados no campo austenítico a baixa temperatura antes que ocorra a transformação.