Procesy metalurgiczne wpływają na zmianę struktury wewnętrznej pierwiastków metali. Zmienia się nie tylko wygląd materiału pod mikroskopem, ale także parametry techniczne. Jedną ze struktur powstałych w procesach obróbki termicznej stali jest bainit dolny. Kiedy powstaje, jaką ma budowę i w jaki sposób wpływa to na jego właściwości?
Co to jest bainit dolny?
Z punktu widzenia obserwacji fizycznych i chemicznych, proces obróbki stali jest niezwykle fascynujący. Jednym z naturalnych składników, jaki powstaje w czasie prac metalurgicznych i hutniczych, jest bainit dolny. Jest to forma kryształów przesyconego roztworu stałego węgla w żelazie. Węgiel widoczny jest w postaci węglików rozrzuconych w strukturze materiału. Materiał ma formę płytkową, w której ścianki są ustawione pod kątem około 60 stopni. Struktura krystaliczna tego materiału jest widoczna jedynie pod mikroskopem w bardzo dużym powiększeniu.
Jak powstaje bainit dolny?
Struktura bainitu dolnego wytwarza się samoczynnie w sytuacji studzenia rozgrzanej stali. Materiał powstaje w czasie wystudzenia stali do temperatury pomiędzy 250 a 550 stopni, a zatem w zakresie temperatur pomiędzy występowaniem perlitu i martenzytu. Jest charakterystyczny dla stali niskowęglowych i niskostopowych.
Strukturalny materiał można podzielić na dwa typy: bainit dolny i górny. Obie struktury różnią się między sobą układem płytek, a odmienności wynikają z temperatury chłodzenia. Bainit górny tworzy się w temperaturze pomiędzy 500 i 350 stopni, tymczasem bainit dolny w temperaturze poniżej 350 stopni. Do najważniejszych cech poszczególnych typów materiału należą:
- bainit górny – słaba odporność na pekanie, kiepskie parametry wytrzymałościowe i słaba rozciągliwość. Materiał ma twardość do 45 HRC, a kiepskie parametry wynikają ze zdeformowanej struktury ferrytu;
- bainit dolny – materiał ma bardziej uporządkowaną płytkową strukturę, a wynikają z tego lepsze parametry i właściwości. Materiał ma twardość na poziomie 55 w skali Rockwella (HRC), niezłą ciągliwość, wysoką twardości i odporność na ścieranie. Ponadto jest odporny na pękanie.
Zastosowanie stali bainitycznej
Dobre parametry wytrzymałościowe, rozciągliwość i odporność na pękanie sprawiają, że bainit dolny chętnie stosowany jest w przemyśle. Bardzo powszechne jest łączenie stali bainitycznej z ferrytową i tworzenia struktury stali ferrytyczno-bainitycznej (FB). Taki materiał jest nie tylko wytrzymały i rozciągliwy, ale także podatny na formowanie i stosunkowo leki.
Stale ferrytyczno-bainityczne stosowane są głównie w przemyśle motoryzacyjnym. Z tego gatunku stali formuje się podwozia samochodowe, elementy konstrukcyjne, a także koła. Ten rodzaj stali powszechnie wykorzystywany jest też w inżynierii lądowej, przy produkcji szyn kolejowych, a także różnych środków transportu.
