Metalurgia

Estructura y Propiedades de las Aleaciones-Facultad de Ingeniería-UNLP
Capítulo 4: Bainita

Capítulo 4: Bainita


Bainita: producto de transformación de la austenita a temperatura
intermedia

A temperaturas entre aquellas donde ocurre la transformación eutectoide de la
austenita a la perlita y la transformación de la austenita a la martensita, puede formarse una
variedadúnica de microestructuras en los aceros al carbono. Davenport y Bain
las microestructuras formadas a tales temperaturas intermedias eran bastante diferentes a
aquellas de la perlita y la martensita, y en honor a Edgar Bain, sus colegas la llamaron bainita.
La Fig. 4.1 es un diagrama tiempo-temperatura-transformación esquemático que muestra
claramente el rango de temperaturas intermedias, entrelas de perlita y martensita, de la
formación de bainita. Los aceros con contenidos de carbono distintos al eutectoide pueden
poseer regiones de formación de fases proeutectoides a temperaturas mayores que la de la
formación de la perlita.
Temperaturas de inicio de la transformación bainítica

La temperatura a la cual comienza la transformación de la bainita se denomina
temperatura BS
, y se han determinado varias ecuaciones empíricas que reflejan el efecto de los
elementos aleantes en la misma. Steven y Hayes
1
establecieron la siguiente ecuación para B
S
en
función de la composición (en % en peso) para aceros endurecibles de baja aleación con
contenidos de carbono desde 0.1 a 0.55%:

           Mo%83Cr%70Ni%37Mn%90C%270830CºB
S
 (Ec.4.1)

Para aceros bainíticos de bajo carbono con contenidos entre 0.15 y 0.29% C, para
aplicaciones de altas temperaturas en la industria de la energía eléctrica, Bodnar et al.
2

establecieron la siguiente ecuación con las composiciones de los elementos aleantes en % en
peso:

         CrNiMnCCB
S
%78%16%63%597844º (Ec. 4.2)

Bainita vs. microestructurasferríticas

Las microestructuras bainíticas toman varias formas. En aceros de medio y alto
carbono, de manera similar a la perlita, la bainita es una mezcla de ferrita y cementita y, por lo
tanto, depende de la partición del carbono entre la ferrita y la cementita controlada por
difusión. Sin embargo, a diferencia de la perlita, la ferrita y la cementita están presentes en
arreglos nolaminares. Análogamente a la martensita, la ferrita de las microestructuras
bainíticas puede aparecer como cristales aciculares similares a los cristales de forma de láminas
o placas de la martensita. Se han identificado dos morfologías principales de la ferrita y la cementita en las microestructuras bainíticas y en vista de los dos rangos de temperatura a los
cuales se forman, Mehl en 1939
1designó los tipos como bainita superior y bainita inferior. La
Fig. 4.3 muestra el efecto del contenido de carbono en las temperaturas de transición entre la
formación de la bainita inferior y la superior.
En aceros de bajo carbono, en los rangos de temperatura de transformación
intermedia, la austenita transformará solo a ferrita, resultando una microestructura bifásica de
ferrita yaustenita retenida. Estas microestructuras tienen morfologías bastante diferentes que
las de ferrita proeutectoide descriptas en el Capítulo 2. Aunque algunas características de las
microestructuras de la ferrita intermedia son similares a aquellas de la bainita clásica, la
ausencia de cementita en las microestructuras ferríticas hace posible una clara diferenciación
de los productos detransformación de temperaturas intermedias de la descomposición de la
austenita.
De acuerdo a una definición microestructural de la bainita en aceros como un
producto no laminar ferrita-cementita de la transformación de la austenita, Aaronson et al.
2

reconocieron seis morfologías de la bainita que se muestran esquemáticamente en la Fig. 4.4.
Las bainitas superior e inferior son las...