Bainit je mikrostrukturni kristalni uzorak koji se formira u čeliku tijekom zagrijavanja. Ime je dobio po Edgaru C. Bainu, američkom metalurgu koji je radio na legiranju i toplinskoj obradi čelika u Pittsburghu, Pennsylvania, u Sjedinjenim Državama. Bainit nastaje kada se austenit brzo ohladi. Austenit je alotrop ili oblik željeza poznat kao gama željezo, koji sadrži ugljik i kockastu strukturu rešetke kada je između 1,670° do 2,552° Fahrenheita (910° do 1,400° Celzijusa).
Za formiranje mikrostrukture bainita moraju postojati dva jedinstvena temperaturna uvjeta. Austenit se mora dovoljno brzo ohladiti kako se ne bi stvorio perlit. Perlit je naizmjenična slojevita struktura u čeliku od ferita i cementita koja nastaje kada se čelik polako hladi i padne ispod temperature od 1,341° Fahrenheita (727° Celzijusa). Hlađenje austenita također se mora odgoditi dovoljno dugo kako bi se spriječilo stvaranje martenzita. Martenzit je vrlo tvrd, krhki kristalni nusproizvod proizvodnje austenita.
Ako se obrada austenita izvrši ispravno i nastane bainitni čelik, on pokazuje neke od karakteristika i perlita i martenzita. Posjeduje neku od ekstremne tvrdoće martenzita, kao i čvrstu strukturu perlita. Bainitna mikrostruktura se sastoji od ferita, kao u perlitu, i male disperzije cementita.
Primjena za vrste bainitnog čelika uključena je u industriju proizvodnje električne energije zbog njihove jedinstvene kvalitete otpornosti na puzanje. Manje je vjerojatno da će se deformirati pod naprezanjem od ostalih vrsta čelika. Ova kvaliteta je poboljšana legiranjem čelika s kromom i molibdenom radi povećanja tvrdoće.
Druga varijacija u proizvodnji bainitnog čelika je da se u njega ubaci nemetalne čestice, koje proizvode više neorganiziranu mikrostrukturu. To se naziva nukleirani bainit, ili igličasti ferit, i ima veću sposobnost odbijanja pukotina od tradicionalnog bainita. Primjena ove vrste uključuje velike konstrukcijske primjene koje su izložene čestim naprezanjima, kao što su naftne platforme i mostovi.
Varijacije vrsta proizvedenog bainitnog čelika često se kategoriziraju kao gornji ili donji bainit. Gornji raspon se proizvodi tijekom procesa hlađenja na temperaturi između 1,022° do 752° Fahrenheita (550° do 400° Celzijusa) i nalikuje obliku čelika poznatom kao Widmanstatten ferit. Donji bainitni čelik proizvodi se pri temperaturi hlađenja od 752° do 482° Fahrenheita (400° do 250° Celzijusa), gdje podsjeća na iglatu morfologiju. Iako donji bainit nije specifično nukleirani bainit, on je negdje između gornjih bainitnih i martenzitnih struktura u sastavu.