Arbetshärdning

Arbetshårdning är en metallbearbetningsprocess där materialets hårdhet och styrka ökar som följd av plastisk deformation vid eller nära rumstemperatur. Processen uppträder främst under kallbearbetning och är allmängiltig för de flesta metaller, såsom stål, aluminium, koppar och titan.

Orsaken ligger i ökad dislokationsdensitet. När metallen deformeras bildas dislokationer som korsas och hindras av varandra, korngränser och soluteatomer. Denna nätverkshindring gör det svårare för nya dislokationer att röra sig, vilket ökar motståndet mot plastisk deformation och därmed materialets hårdhet och styrka. Samtidigt minskar duktiliteten eftersom materialet förlorar förmågan att bilda nya fria dislokationer lätt.

Arbetshårdningen påverkas av deformationens omfattning, hastighet och temperatur, samt av legering och mikrostruktur. Vid låga temperaturer ökar hårdningen snabbt med sträckningen; vid högre temperaturer aktiveras återhämtnings- och rekristallisationsprocesser som reducerar dislokationsnätet och motverkar hårdningen.

Effekter och mätning: Den största effekten är ökad flytgräns och hårdhet, ofta följt av minskad duktilitet och ökad inre spänning. Hårdheten mäts vanligtvis med Vickers- eller Rockwell-test. I konstruktion och produktion används arbetshårdning målmedvetet för att skapa starka trådar, plåtar och andra kallbearbetade produkter.

Mot slutet: Återställning genom annealing eller rekristallisation reducerar hårdningen och återställer formbarhet. Genom att kontrollera temperatur och tid kan man styra hur mycket hårdning som erhålls i ett material.