Степень и скорость изменения микроструктуры и свойств в течение отпуска зависят от того, насколько начальное состояние образца отклоняется от равновесия. В связи с чем, можно ожидать, что поведение бейнита при отпуске отличается от поведения мартенсита.
В отличие от мартенсита бейнитный феррит содержит только небольшой избыток углерода в твердом растворе. Большая часть углерода в образце с бейнитной структурой находится в форме цементитных частиц, которые грубее, чем цементит выделившийся в отпущенной стали. Влияние отпуска в случае бейнитной структуры выражено слабее, чем в случае отпуска мартенсита той же стали.
Бейнит образуется при относительно высоких температурах, при которых процесс частичного возврата реализуется втечение превращения. В результате, когда низкоуглеродистые бейнитные стали подвергаются отпуску при температурах порядка 7000С (1 час) происходят только незначительные изменения структуры : возврат, смена морфологии фаз. Быстрое снижение твердости связано с интенсивно развивающейся рекристаллизацией бейнитной альфа-фазы, приводящей к переходу от пластинчатой морфологии бейнитной альфа-фазы к равноосной форме зерен феррита. Параллелльно с этим происходит сфероидизация и огрубление цементита. Дальнейший отпуск имеет весьма незначительный эффект.
В отличие от мартенситных сталей, небольшие вариации содержания углерода (0.06-0.14% масс.) слабо влияют на процессы, происходящие при отпуске бейнита. Углерод является очень мощным упрочнителем твердого раствора. В связи с этим прочность мартенсита интенсивно снижается по мере выделения карбидов при отпуске. В случае бейнита углерод главным образом находится в виде грубых карбидов, которые дают незначительный вклад в суммарное упрочнение. Неудивительно, что эффект отпуска слабо зависит от среднего содержания углерода в стали.
Во многих случаях бейнит содержит значительное количество остаточного аустенита. Отпуск при температурах превосходящих 4000С обусловливает распад этого аустенита с образованием феррито-карбидной смеси.
Бейнитные стали, содержащие сильные карбидообразующие элементы (Cr, V, Mo и Nb) испытывают вторичное твердение в процессе высокотемпературного отпуска. Вторичное твердение происходит, когда мелкие (более стабильные) легированные карбиды образуются за счет цементита. Поскольку в бейните присутствуют грубые частицы цементита, процесс вторичного твердения происходит медленнее по сравнению с мартенситом.
Значительный интерес представляет использование медь-содержащих подшипниковых сталей для тяжелой индустрии. В этих сталях отпуск вызывает образование мелких частиц меди, которые увеличивают прочность без ухудшения вязкости.
Подводя итог вышесказанному, следует отметить, что существуют существенные различия между поведением бейнитной и мартенситной структур при отпуске. Наиболее существенным является то, что альфа-фаза бейнита содержит незначительное количество углерода в твердом растворе. Вследствие этого бейнитная структура менее чувствительна к отпуску, поскольку удаление небольшого количества углерода из твердого раствора приводит к незначительному изменению прочности. Существенные изменения прочности происходят когда вследствие рекристаллизации пластинчатая структура бейнита преобразуется в равноосную ферритную структуру. Процессы восстановления в дислокационной структуре и коалесценция цементитных частиц незначительно влияют на уровень прочности. Бейнитные стали, содержащие сильные карбидообразующие элементы, склонны к вторичному твердению, подобно тому как это происходит в мартенситных сталях, вследствие выделения мелких легированных карбидов.