Bainitstrukturen

Bainitstrukturen bezeichnen Mikrostrukturen in Stählen, die durch die bainitische Transformation der Austenitphase entstehen. Sie bestehen aus Ferrit und Zementit und treten typischerweise in einem bestimmten Temperaturfenster unterhalb der eutektischen Transformation auf. Der Begriff Bainit stammt von Edgar Bain, der diese Struktur beschrieb. Es lassen sich zwei Hauptformen unterscheiden: oberes Bainit und unteres Bainit.

Oberes Bainit bildet sich bei höheren Temperaturen des Bainitfensters und weist Ferritlaths auf, die durch Zementit-Filme getrennt sind. Unteres Bainit entsteht bei niedrigeren Temperaturen und enthält feine Zementitpartikel innerhalb der Ferritlaths, oft in einem mehr dispergierten Muster. Die beiden Formen unterscheiden sich wesentlich in Morphologie, Kohlenstoffverteilung und Feinstruktur, was zu unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften führt.

Der Entstehungsmechanismus der Bainitstrukturen ist diffusionabhängig. Kohlenstoff diffundiert während der bainitischen Transformation aus der verbleibenden Austenitphase. Bei oberem Bainit lagert sich Zementit bevorzugt an Lathengrenzen ab und bildet Filmstrukturen; bei niedrigen Temperaturen diffundiert Kohlenstoff langsamer, wodurch sich feine Karbide innerhalb der Ferritlaths bilden. Dadurch ergeben sich charakteristische Mikrostrukturen mit unterschiedlicher Härteverteilung.

Eigenschaften und Anwendungen: Bainitische Stähle weisen eine günstige Kombination aus Festigkeit und Zähigkeit auf, mit einer höheren Festigkeit als Pelit und oft besserer Zähigkeit als martensitischer Strukturen. Die genauen Eigenschaften hängen vom Kohlenstoffgehalt, dem Anteil an Bainit und dem Verarbeitungsweg ab. Bainitische Mikrostrukturen entstehen häufig durch isothermes Auslagern (Austempern) oder bainitische Transformation, und sie finden Anwendung in Bauteilen wie Zahnrädern, Kurbelwellen und anderen hochfesten, schwingungsbelasteten Komponenten.