Переход от "верхнего" к "нижнему" бейниту
(The transition from upper to lower bainite)

С понижением температуры превращения по отношению к Бн, происходит образование "нижнего" бейнита, в котором карбиды выделяются из альфа-фазы, что обусловливает уменьшение количества карбидов выделяющихся из аустенита, расположенного между пластинами альфа-фазы. Переход от "верхнего" к "нижнему" бейниту может быть истолкован как результат быстрого отпуска, который происходит после прекращения роста пластины альфа-фазы, пересыщенной углеродом. Избыток углерода стремиться перейти в остаточный аустенит за счет диффузии, но пересыщение альфа-фазы может также сниматься за счет выделения карбидов непосредственно в альфа-фазе.

Время необходимое для обезуглероживания пластины альфа-фазы, пересыщенной углеродом взависимости от температуры превращения приведено на Рисунке. При повышенных температурах диффузия происходит настолько быстро, что карбиды не успевают выделиться из бейнитной альфа-фазы, что приводит к образованию микроструктуры "верхнего" бейнита. Впоследствии карбиды выделяются из остаточного аустенита, пересыщенного углеродом.

Decarburisation Время необходимое для обезуглеродивания пластины альфа-фазы пересыщенной углеродом. Если время необходимое для обезуглероживания мало, то образуется "верхний" бейнит, поскольку отсутствует возможность выделения карбидов из бейнитной альфа-фазы. (Takahashi and Bhadeshia, Materials Science and Technology, volume 6 (1990) 592-603.)

С понижением температуры превращения время необходимое для обезуглероживания увеличивается и возникает возможность выделения некоторого количества карбидов в бейнитной альфа-фазе, тогда как остаток углерода диффундирует в аустенит, впоследствии выделяясь в виде межпластиночных карбидов. Такая микроструктура присуща "нижнему" бейниту. Поскольку только часть углерода перераспределяется в аустенит, доля межпластиночных карбидов значительно меньше, чем в случае "верхнего" бейнита. Вследствии этого "нижний" бейнит, характеризующийся более дисперсной структурой, всегда обладает большей вязкостью, чем "верхний" бейнит, несмотря на то, что прочность "нижнего" бейнита значительно выше.

Естественным следствием этого механизма перехода от "верхнего" к "нижнему" бейниту является то, что в высокоуглеродистых сталях образуется только нижний бейнит. Значительное количество углерода, сохраняющееся в бейнитной альфа-фазе в течение превращения просто не может достаточно быстро перераспределиться в аустенит; в этом случае выделение карбидов из альфа-фазы неизбежно. В противоположность этому в низкоуглеродистых сталях время необходимое для перераспределения углерода настолько мало, что превращение приводит к образованию только "верхнего" бейнита при всех температурах между окончанием перлитного и началом мартенситного прерващения.

Возможно образование смешанной структуры, содержащей "верхний" и "нижний" бейнит в процессе изотермического прерващения. Образование первым "верхнего" бейнита приводит к обогащению остаточного аустенита углеродом и тенденция образования "нижнего" бейнита усиливается по мере развития превращения.