Elsevier

Acta Metallurgica

Volume 28, Issue 8, August 1980, Pages 1103-1114
Acta Metallurgica

The lower bainite transformation and the significance of carbide precipitation

https://doi.org/10.1016/0001-6160(80)90093-0Get rights and content

Abstract

The nature and significance of carbide precipitation accompanying the lower bainite transformation in steels has been examined. It is found that lower bainitic cementite nucleates and grows from within supersaturated ferrite, and that such precipitation is strongly inconsistent with the concept of 'interphase precipitation' at the α/γ transformation interface. Crystallographic determinations suggest that the lattice invariant shear of lower bainite may not be directly responsible for the occurrence of the characteristic single carbide variant. It is suggested that it is the transformation strain associated with a lower bainite platelet that stimulates the development of a particular carbide variant which is compatible with the relief of this strain. The transition temperature from upper to lower bainite has been tentatively rationalised on thermodynamic grounds and in the context of the Bs and Ms temperatures. It seems that the appearance of epsilon carbide in some lower bainites but cementite in others can be understood in terms of a theory of martensite tempering due to Kalish and Cohen.

Résumé

Nous avons examiné la nature et la signification de la précipitation de carbure qui accompagne la transformation bainitique inférieure dans les aciers. Nous avons trouvé que la cementite bainitique inférieure germe et croît à partir de la ferrite sursaturée, et qu'une telle précipitation est en profond désaccord avec le concert de ‘précipitation interphase’ à l'interface de la transformation α/γ. Les déterminations cristallographiques donnent à penser que le cisaillement à réseau invariant de la bainite inférieure ne serait pas directement responsable de l'apparition de l'unique variante de carbure. Nous pensons que c'est la déformation de transformation associée à une plaquette de bainite inférieure qui favorise le développement de la variante particulière de carbure qui est compatible avec le relâchement de cette déformation. Nous avons essayé de rationaliser la température de transition de la bainite supérieure à la bainite inférieure, sur des bases thermodynamiques et dans le cadre des températures Bs et Ms. Il semble que l'on puisse comprendre l'apparition de carbure epsilon dans certaines bainites inférieures et de cementite dans d'autres, à partir de la théorie de la martensite de Kalish et Cohen.

Zusammenfassung

Bedeutung und Natur der Karbidausscheidung, die die untere Bainitumwandlung in Stählen begleitet, wurden untersucht. Es wird gefunden, daβ der untere bainitische Cementit sich in dem übersättigten Ferrit ausbildet und wächst. Diese Art der Ausscheidung ist nicht verträglich mit dem Konzept der ‘Grenzflächenausscheidung’ an der α/γ-Umwandlungsphasengrenze. Kristallografische Bestimmungen legen nahe, daβ die gitterinvariante Scherung des unteren Bainits nicht unmittelbar verantwortlich ist für das Auftreten der charakteristischen, einzigen Karbidvariante. Es wird vorgeschlagen, daβ die mit den Bainitplatten zusammenhängenden Umwandlungsverzerrungen die Entwicklung einer solchen Variante bestärken, welche diese Verzerrungen abbauen kann. Die Übergangstemperatur vom oberen zum unteren Bainit wurde versuchsweise thermodynamisch und mit den Bs- und Ms-Temperaturen beschrieben. Es scheint, daβ das Auftreten von Epsilon-Karbid in einigen unteren Bainiten, jedoch von Cementit in anderen, mit einer Theorie der Martensithärtung von Kalish und Cohen verstanden werden kann.

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    • Formation of lower bainite in a high carbon steel - An in-situ synchrotron XRD study

      2022, Journal of Materials Research and Technology
      Citation Excerpt :

      The presented in-situ XRD results showed that the lattice parameter of the bainitic ferrite was higher at shorter times in all studied samples, and decreased steadily as the transformation proceeded for longer times (see Figs. 2d, 5a and S2b). During the formation of lower bainite, the carbon demand for carbide formation within the ferritic laths competes with the carbon partitioning into the remaining austenite [52]. A larger loss of carbon into austenite at higher austempering temperatures implies a reduced degree of carbon segregation and a lower driving force for carbide formation within the bainitic ferrite.

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