Бейнитное, или промежуточное, превращение протекает в температурном интервале между областями перлитного и мартенситного превращений, когда самодиффузия атомов железа практически подавлена, а диффузия атомов углерода еще высока. Поэтому промежуточное превращение сочетает в себе элементы диффузионного перлитного и бездиффузионного мартенситного превращений. Образующаяся при этом структура по имени американского металлурга Э. Бейна (Е. Bain) получила название «бейнит».

Механизм бейнитного превращения состоит в следующем. Сначала в пределах аустенитного зерна происходит диффузионное перераспределение атомов углерода, приводящее к образованию как обеднённых, так и обогащённых углеродом объёмов аустенита. В результате этого перераспределения обеднённые углеродом участки аустенита оказываются в области мартенситного превращения для низкоуглеродистого аустенита. Происходит превращение ?>? с образованием низкоуглеродистого мартенсита. В процессе изотермической выдержки в объёмах аустенита с наиболее высокой концентрацией углерода могут выделяться частицы цементита. Это, естественно, приведёт к обеднению соответствующих участков углеродом и протеканию в них превращения по мартенситному механизму.

Таким образом, бейнит – структура, состоящая из низкоуглеродистого мартенсита
и частиц цементита. Как и мартенситное, промежуточное превращение часто не идет до конца. Нераспавшийся аустенит при дальнейшем охлаждении может претерпевать в определенной мере мартенситное превращение либо сохраниться в виде остаточного аустенита.

В зависимости от температуры распада переохлаждённого аустенита различают: верхний бейнит, образующийся в области температур 500–350 °С, и нижний бейнит, образующийся от 350 °С до точки М_н. Различие механизмов образования верхнего и нижнего бейнита заключается в следующем. В области более высоких температур, т. е. при образовании верхнего бейнита, в кристаллах аустенита происходит существенная дифференциация по содержанию углерода: объемы аустенита обогащаются им сильно, а кристаллы
?-фазы менее значительно. Поэтому цементит выделяется в основном из аустенита. В области более низких температур, т. е. при образовании нижнего бейнита, обогащение аустенита углеродом сравнительно невелико, а пересыщение ?-фазы существенно. Поэтому цементит выделяется главным образом в кристаллах ?-фазы.

В связи с выделением сравнительно грубых зёрен цементита, верхний бейнит по сравнению с продуктами распада аустенита в перлитной области – сорбитом и трооститом, а также по сравнению с нижним бейнитом обладает пониженной пластичностью. Твёрдость и прочность верхнего и нижнего бейнита высокие. На структуру бейнита обрабатывают стали, которым необходимо придать износостойкость, упругость, высокую статическую, динамическую и циклическую прочность. Высокие пластические свойства нижнего бейнита позволяют повышать прочность изделий дополнительным наклёпом.