Роль легирующих элементов
(Role of Alloying Elements)

Углерод оказывает наибольшее влияние на положение температурного интервала образования "верхнего" и "нижнего" бейнита. Легирующие элементы снижают температуру Бн, но углерод оказывает наибольшее действие. Влияние легирующих элементов на температуру Бн описывается следующим эмпирическим выражением:

Бн (°C) = 830-270C -90Mn-37Ni-70Cr-83Mo

где концентрации всех элементов выражены в массовых процентах. Углерод имеет значительно более высокую растворимость в аустените, чем в феррите и является сильным стабилизатором аустенита, в связи с чем увеличение содержания углерода в аустените приводит к замедлению скорости превращения. Доля карбидов, образующихся в конечной структуре, увеличивается пропорционально содержанию углерода в стали, вследствие чего для получения хорошего комплекса свойств содержание углерода следует ограничивать 0.4%масс. Как было отмечено ранее, увеличение содержания углерода облегчает формирование "нижнего" бейнита, поскольку обезуглероживание пластин бейнитного феррита до того как начинается выделение карбидов становится затруднительным.

В углеродистых сталях кинетические кривые бейнитного, перлитного превращений и выделения избыточного феррита накладываются, но поскольку две последние реакции реализуются при повышенных температурах за меньшее время, то в условиях непрерывного охлаждения трудно получить бейнитную структуру. Даже с использованием изотермических условий возникают определенные трудности, если, например, образование избыточного феррита происходит очень быстро. Добавки легирующих элементов обычно приводит к замедлению образвовния избыточного феррита и перлита. Это обусловливает значительное разделение (по температуре) перлитного и бейнитного превращений. В этом случае на диаграммах изотермического распада аустенита легированных сталей явно пристутствуют самостоятельные С-кривые, соответствующие перлитному и бейнитному превращениям. Однако и в этом случае сформировать полностью бейнитную структуру затруднительно, вследствие ее близости к мартенситному превращению.

Весьма эффективным способом изоляции бейнитной реакции в низкоуглеродистых сталях является добавление 0.002%масс. бора к стали содержащей 0.5%масс. молибдена. Тогда как молибден способствует ускорению бейнитной реакции, бор существенно замедляет образование избыточного феррита, вероятно вследствие образования сегрегаций бора преимущественно по границам зерен исходного аустенита. Это ускоряет реализацию бейнитного превращения. В тоже время, положение С-кривой бейнитного превращения существенно изменяется добавками бора, так , что количество образующегося мартенсита не увеличивается при последующем охлаждении. Вследствие этого, используя определенный интервал скоростей охлаждения, можно получить полностью бейнитную структуру.