Bainit är ett mikrostrukturellt kristallint mönster som bildas i stål under uppvärmning. Den är uppkallad efter Edgar C. Bain, en amerikansk metallurg som arbetade med legering och värmebehandling av stål i Pittsburgh, Pennsylvania, i USA. Bainit bildas när austenit kyls snabbt. Austenit är en allotrop, eller form av järn känd som gammajärn, som innehåller kol och en kubisk gitterstruktur när den är mellan 1,670 2,552 ° till 910 1,400 ° Fahrenheit (XNUMX ° till XNUMX XNUMX ° Celsius).
Två unika temperaturförhållanden måste existera för att bainitmikrostrukturen ska bildas. Austenit måste kylas tillräckligt snabbt så att det inte bildas perlit. Pearlite är en alternerande skiktad struktur i stål av ferrit och cementit som bildas när stålet långsamt kyls ned och faller under en temperatur på 1,341 727 ° Fahrenheit (XNUMX ° Celsius). Kylningen i austeniten måste också fördröjas tillräckligt länge för att förhindra att martensit bildas. Martensit är en mycket hård, spröd kristallin biprodukt av austenitproduktion.
Om bearbetningen av austenit görs korrekt och bainitiskt stål bildas, uppvisar det några av egenskaperna hos både perlit och martensit. Den har en del av martensitens extrema hårdhet, såväl som den tuffa strukturen hos perlit. Den bainitiska mikrostrukturen består av ferrit, som i perlit, och en liten dispersion av cementit också.
Användningsområden för bainitiska stålsorter ingår i kraftgenereringsindustrin på grund av deras unika kvalitet på krypmotstånd. De är mindre benägna att deformeras under påkänning än andra ståltyper. Denna kvalitet förbättras genom att legera stålet med krom och molybden för att öka hårdheten.
En annan variant av tillverkning av bainitiskt stål är att ingjuta det med icke-metalliska partiklar, som ger en mer oorganiserad mikrostruktur. Detta kallas kärnförsedd bainit, eller nålformig ferrit, och den har en större förmåga att avleda sprickor än traditionell bainit. Användning av denna sort inkluderar i stora strukturella applikationer som utsätts för frekvent stress, såsom oljeriggar och broar.
Variationer på de typer av bainitiskt stål som produceras kategoriseras ofta som övre bainit eller undre bainit. Det övre området produceras under kylningsprocessen vid en temperatur på mellan 1,022 752 ° till 550 ° Fahrenheit (400 ° till 752 ° Celsius) och liknar en form av stål som kallas Widmanstatten ferrit. Nedre bainitiskt stål tillverkas vid en temperaturkylningsnivå på 482° till 400° Fahrenheit (250° till XNUMX° Celsius), där det liknar den nålformade morfologin. Även om nedre bainit inte är specifikt kärnförsedd bainit, är det någonstans mellan övre bainit och martensitstrukturer i sammansättningen.