Anlöpning av bainit

Omfattningen och hastigheten av förändringen i mikrostrukturen och egenskaperna under anlöpningen måste bero på hur långt det ursprungliga provet avviker från jämvikt. Bainitens uppträdande vid anlöpning förväntas därför vara annorlunda än martensitens.

Till skillnad från martensit innehåller bainitisk ferrit bara ett litet överskott av kol i lösning. Det mesta av kolet i ett omvandlat prov med bainit finns i form av cementitpartiklar, vilka i sin tur har en tendens att vara grövre än de man förknippar med anlöpt martensit. Effekten av en anlöpningsbehandling är därför alltid mindre än vid fallet när martensit i samma stål anlöps.

Bainit bildas vid relativt höga temperaturer, där återhämtning till viss del kan ske under omvandlingen. Som en följd av detta blir det enbart smärre förändringar i återhämtningsgraden, morfologin och karbidpartiklarna när ett lågkolhaltigt kolstål anlöps vid så höga temperaturer som 700°C i en timma. Ett snabbt mjuknande inträffar bara när den plattlika strukturen i ferriten ändras till likaxlig ferrit. Denna förändring åtföljs av sfärodisering och förgrovning av cementiten. Ytterligare anlöpning har minimal effekt.

I klar kontrast till martensitiska stål har små variationer i kolhalten (0.06 - 0.14 viktsprocent) endast liten effekt på anlöpning av bainit. Kol har en mycket kraftig lösningshärdande effekt. På grund av detta faller hållfastheten för martensit snabbt när kolet utskiljs som kolpartiklar under anlöpningen. I bainit föreligger kolet i huvudsak som grova karbider , vilka bidrar mycket litet till hållfastheten. Det är därför inte förvånande att anlöpningsbeteendet är relativt okänsligt för kolhalten i grundmassan.

Många bainitiska mikrostrukturer innehåller avsevärda mängder restaustenit. Anlöpning, vanligen vid temperaturer över 400°C, orsakar sönderfall av denna austenit till en blandning av ferrit och karbider.

Bainitiska stål som innehåller starka karbidbildande element som Cr, V, Mo och Nb, uppvisar sekundärhårdnande vid anlöpning vid höga temperaturer. Sekundärhårdnande inträffar när små (mer stabila) karbider av legeringselementen bildas på bekostnad av cementit. På grund av att cementiten i bainiten är grov blir sekundärhårdnandereaktionen långsammare jämfört med martensit.

Det finns ett stort intresse för att använda kopparlegerat bainitiskt stål för tillämpningar inom tung industri. Anlöpning medför bildandet av små kopparpartiklar, vilka bidrar till ökad hållfasthet utan att segheten offras.

För att summera så finns det betydande skillnader in anlöpningsbeteendet mellan bainit och martensit. Den viktigaste skillnaden är att det finns bara lite kol i fast lösning i bainit. Detta har som konsekvens att bainitiska mikrostrukturer är mycket mindre känsliga för anlöpning, eftersom det knappast blir någon sänkning av hållfastheten då endast en liten mängd löst kol försvinner. Stora förändringar av hållfastheten uppträder först när mikrostrukturen med plattor av bainit förgrovas eller rekristalliseras till en struktur bestående av likaxliga ferritkorn. Mindre förändringar av hållfastheten uppstår genom förgrovning av cementitpartiklarna och en allmän återhämtning av dislokationsstrukturen.