När den isoterma omvandlingstemperaturen sänks allt mer under Bs får man undre bainit, i vilken karbiderna utskiljs i ferriten, med en motsvarande minskning i utskiljningar från austeniten mellan ferriten. Denna övergång från övre till undre bainit kan förklaras med den snabba anlöpning som äger rum efter tillväxten av en övermättad platta av bainit. Överskottet av kol diffunderar in i restausteniten, men övermättnaden kan också minskas genom utskiljning i ferriten.
Tiden som krävs för att en övermättad platta av ferrit skall avkolas genom diffusion till austeniten för ett typiskt stål illustreras i Figur Vid högre temperaturer är diffusionen så snabb att det inte finns möjlighet att utskilja karbider i ferriten. Detta medför att övre bainit bildas. Cementit urskiljs till slut från den kolanrikade austeniten.
|
|
Tiden som behövs för att avkola en övermättad platta av bainit. En kort tid leder till en mikrostruktur av övre bainit, eftersom det inte finna möjlighet för karbider att utskiljas i ferrit. (Takahashi och Bhadeshia, Materials Science and Technology, volym 6 (1990) 592 - 603). |
När omvandlingstemperaturen sjunker och tiden för avkolning ökar har en viss del av kolet möjlighet att utskiljas som små karbider i ferriten, medan återstoden diffunderar in i austeniten för att till slut utskiljas som karbider mellan plattorna. Detta är mikrostrukturen i undre bainit. Eftersom bara en del av kolet diffunderar in i austeniten är karbiderna mellan plattorna mycket mindre än dem som hänger samman med övre bainit. Detta är skälet till att undre bainit, med dess avsevärt finare struktur, alltid är mycket segare än övre bainit. Så är fallet trots att även hållfastheten i undre bainit vanligtvis är mycket högre.
Det följer av ovanstående mekanism för övergången mellan övre och undre bainit att i stål som innehåller höga kolhalter får man enbart undre bainit. Den stora mängd kol som fastnar i ferriten vid omvandlingen hinner helt enkelt inte försvinna in i austeniten, så utskiljning från ferriten är oundviklig. Omvänt, i stål med mycket låg kolhalt är tiden för avkolning så kort att man bara får övre bainit vid omvandlingen för alla temperaturer mellan perlit-slut- och martensit-start-temperaturerna.
Det är också möjligt att få blandningar av övre och undre bainit genom isoterm omvandling. Eftersom övre bainit bildas först blir den återstående austeniten anrikad på kol och tendensen att bilda undre bainit ökar allteftersom omvandlingen framskrider.