Arbetshärdhet

Arbetshärdhet, även kallad strain hardening, är ökningen av ett materials styrka och hårdhet som uppstår när material utsätts för plastisk deformation, framför allt vid kallbearbetning. Den typiska mekanismen är en ökning av dislokationsdensiteten i kristallstrukturen. När fler dislokationer bildas och rör sig, interagerar de med varandra och med defekter i materialet och bildar hinder mot fortsatt rörelse. Som resultat krävs högre stress för ytterligare deformation, vilket leder till högre flödesgräns och hårdhet, samtidigt som duktiliteten ofta minskar.

Faktorer som påverkar arbetshärdheten inkluderar kristallstruktur (FCC, BCC, HCP), legeringssammansättning, temperatur och deformationens omfattning och hastighet. FCC-material tenderar att härda långsammare än BCC-material, vilket ger olika kombinationer av styrka och formbarhet. Högre deformation och lägre temperaturer ökar arbetshärdheten betydligt, medan uppvärmning och rekristallisation kan återställa duktilitet.

Konsekvenser och användning: arbetshärdhet ökar materialets styrka och hårdhet men minskar duktilitet och bearbetbarhet. Det påverkar planering av tillverkning och livslängd hos komponenter beroende på hur mycket de utsätts för mekanisk belastning. Det är en central faktor i kallbearbetade produkter som trådar, rör och plåtar.

Mätning: arbetshärdhet bedöms ofta via hårdhetstester (Rockwell, Brinell, Vickers) och genom att korrelera med förändringar i flödesgräns och duktilitet. Den relateras också till materialets slutliga mekaniska prestanda.