ベイナイト
低い変態温度においては、オーステナイト中の炭素の拡散速度が小さくなるのにも拘わらず、大きい変態速度が得られていることから、炭素の拡散と剪断機構が同時に働いているとは考えがたい。
そこで、剪断説ではまず最初に相界面近傍の炭素を完全に過飽和したオーステナイトがマルテンサイトに変態してから、炭素が拡散してフェライト(マルテンサイト)の炭素濃度がオーステナイトとほぼ同じになると考える。図7にその模式図を示す。ここでは、フェライト中に炭化物を析出するか、残存するオーステナイトに炭素を拡散することで、フェライトの高い炭素濃度が低下することとなる。
ベイナイト変態が完全に終わるためにはオーステナイトから炭化物ができることが必要である。炭化物は多量の炭素を吸収するため、炭化物周囲のオーステナイトの炭素濃度は大きく落ち込む。オーステナイト中の炭素が濃化すると、―前述のように―変態を止めることが可能となる。例えば合金元素として珪素(Si)を添加すると、炭化物を形成して変態が停止して、多量のオーステナイトが変態しなくなり、室温まで焼入れると、部分的に残留オーステナイトを得ることができる。この残留オーステナイト量は変態を終わらせたオーステナイトのマルテンサイト変態の開始温度(Ms点)に依存する。
パーライト変態温度以下かつ下部ベイナイト生成域の上方の領域において、上部ベイナイトが生成する。そのオーステナイト中の炭素の拡散はこの相変態に対して決定的に働く。図13に珪素鋼80Su10鋼の上部ベイナイトのミクロ組織を示す。
バーデシア(Bhadeshia)は下部ベイナイトにおいては、変態前後のオーステナイトとベイニティックフェライトの間にクルジモフ‐ザックスの関係(Kurdjumov-Sachs relation, K-S関係)が成り立つと報告している。
(2.6)
( 0 1 ̄ 1 ) α ‖ ( 111 ) γ {\displaystyle (0{\overline {1}}1)_{\alpha }\|(111)_{\gamma }}
[ 1 1 ̄ 1 ̄ ] α ‖ [ 1 ̄ 10 ] γ {\displaystyle [1{\overline {1}}{\overline {1}}]_{\alpha }\|[{\overline {1}}10]_{\gamma }}
同時に、西山‐Wassermannの関係(Nishiyama-Wassermann relation、N-W関係)も満たす。
(2.7)
( 011 ) α ‖ ( 111 ) γ {\displaystyle (011)_{\alpha }\|(111)_{\gamma }}
[ 0 1 ̄ 1 ] α ‖ [ 1 ̄ 1 ̄ 2 ] γ {\displaystyle [0{\overline {1}}1]_{\alpha }\|[{\overline {1}}{\overline {1}}2]_{\gamma }}
両者の関係は約5°のみ異なる。下部ベイナイトのベイニティックフェライトとセメンタイトの間には方位関係が成り立つ。