Como se forma a bainitaBainita é uma microestrutura acicular (e não uma fase) que se forma em aços a temperaturas de cerca de 250-550°C, dependendo do conteúdo da liga. Descrita pela primeira vez por Davenport e Bain na década de 1920, é um dos produtos de decomposição em metal mecânica que podem se formar quando austenita (a face centrada da estrutura cristalina cúbica de ferro) é arrefecida passada uma temperatura crítica de 727°C. Os pesquisadores, originalmente, a descreveram como sendo uma microestrutura similar na aparência à martensita revenida.

Martensita e bainita do aço parecem, à primeira vista, muito semelhantes. Isso é uma consequência do compartilhamento de muitos aspectos dos mecanismos de transformação das duas microestruturas

Estrutura fina e não-lamelar, a bainita consiste geralmente de cementita e luxação rica em ferrita. A alta concentração de deslocamentos na presente ferrita em bainita torna este ferrite mais resistente do que o normal. A gama de temperaturas para a transformação de bainita (250-550 ° C) situa-se entre aquelas para perlite e martensite.

Aparência da bainita sob o microscópio

Aparência da bainita sob o microscópio

Quando formada durante o arrefecimento contínuo, a taxa de arrefecimento para formar bainita é mais rápida do que a necessária para formar perlita, mas menos rápida do que é necessário para formar martensita (em aços com a mesma composição). A maioria dos elementos de liga irá diminuir a temperatura necessária para a taxa máxima de formação de bainita, embora de carbono seja o mais eficaz para essa tarefa.

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No entanto, não existem diferenças morfológicas significativas. Sob um microscópio de luz simples, a microestrutura de bainita aparece mais escura do que martensita, devido à sua baixa reflectividade. Bainita é um intermediário entre a perlite e martensite em termos de dureza. Por esta razão, a microestrutura bainítica torna-se útil na medida em que não são necessários tratamentos de calor adicionais após o arrefecimento inicial para atingir um valor de dureza entre a de aços perlíticos e martensíticos.

Bain e Davenport também observaram, posteriormente, a existência de duas formas distintas: bainita de “gama superior”, formada em altas temperaturas e bainita de “gama inferior”, que se forma próxima à temperatura de início da martensita (essas formas são agora conhecidas como bainita superior e inferior, respectivamente).

Esferas feitas de bainita

Esferas feitas de bainita

A 900°C, um aço de baixo carbono típico é composto inteiramente de austenite, a fase de temperatura elevada de ferro. Abaixo de cerca de 700°C (723 ° C em ferro puro), a austenita é termodinamicamente instável e, sob condições de equilíbrio, irá sofrer uma reação eutectoide e formação de perlite, uma mistura intercalada de ferrite e cementita (Fe3C).

Além das considerações termodinâmicas, as transformações de fase em aço são fortemente influenciadas pela cinética. Isso leva à complexidade das microestruturas de aço, que estão relacionadas com a velocidade de arrefecimento. Isto pode ser ilustrado por um diagrama de arrefecimento de transformação contínua (ATC), que parcela o tempo necessário para formar uma fase em que uma amostra é arrefecida a uma velocidade específica, assim, mostrando as regiões em tempo-temperatura e espaço a partir do qual as frações de fases esperadas podem ser deduzidas por um dado ciclo térmico.