La bainite è un reticolo cristallino microstrutturale che si forma nell’acciaio durante il riscaldamento. Prende il nome da Edgar C. Bain, un metallurgista statunitense che ha lavorato alla lega e al trattamento termico dell’acciaio a Pittsburgh, in Pennsylvania, negli Stati Uniti. La bainite si forma quando l’austenite si raffredda rapidamente. L’austenite è un allotropo, o una forma di ferro nota come ferro gamma, che contiene carbonio e una struttura reticolare cubica quando è compresa tra 1,670° e 2,552° Fahrenheit (da 910° a 1,400° Celsius).
Per la formazione della microstruttura della bainite devono esistere due condizioni di temperatura uniche. L’austenite deve essere raffreddata abbastanza rapidamente in modo che non si formi perlite. La perlite è una struttura a strati alternati in acciaio di ferrite e cementite che si forma quando l’acciaio viene raffreddato lentamente e scende al di sotto di una temperatura di 1,341° Fahrenheit (727° Celsius). Anche il raffreddamento nell’austenite deve essere ritardato abbastanza a lungo da evitare la formazione di martensite. La martensite è un sottoprodotto cristallino molto duro e fragile della produzione di austenite.
Se la lavorazione dell’austenite è eseguita correttamente e si forma l’acciaio bainitico, mostra alcune delle caratteristiche sia della perlite che della martensite. Possiede parte dell’estrema durezza della martensite, così come la struttura dura della perlite. La microstruttura bainitica è costituita da ferrite, come nella perlite, e da una minuscola dispersione anch’essa di cementite.
Gli usi per le varietà di acciaio bainitico sono inclusi nell’industria della produzione di energia a causa della loro qualità unica di resistenza allo scorrimento. Hanno meno probabilità di deformarsi sotto stress rispetto ad altri tipi di acciaio. Questa qualità è migliorata legando l’acciaio con cromo e molibdeno per aumentare la durezza.
Un’altra variazione sulla produzione dell’acciaio bainitico è quella di infonderlo con particelle non metalliche, che producono una microstruttura più disorganizzata. Questa è chiamata bainite nucleata, o ferrite aciculare, e ha una maggiore capacità di deviare le crepe rispetto alla bainite tradizionale. Gli usi per questa varietà includono in grandi applicazioni strutturali soggette a frequenti sollecitazioni, come piattaforme petrolifere e ponti.
Le variazioni sui tipi di acciaio bainitico prodotti sono spesso classificate come bainite superiore o bainite inferiore. La gamma superiore viene prodotta durante il processo di raffreddamento a una temperatura compresa tra 1,022° e 752° Fahrenheit (550° e 400° Celsius) e assomiglia a una forma di acciaio nota come ferrite di Widmanstatten. L’acciaio bainitico inferiore viene prodotto a un livello di raffreddamento della temperatura da 752° a 482° Fahrenheit (da 400° a 250° Celsius), dove assomiglia alla morfologia aciculare. Sebbene la bainite inferiore non sia una bainite specificamente nucleata, è da qualche parte tra la bainite superiore e le strutture di martensite nella composizione.