Deformationshårdning

Deformationshårdning, ofta kallbearbetning, är processen att öka ett metals hårdhet och styrka genom plastisk deformation vid temperaturer under rekristallisationstemperaturen. Genom deformation ökar dislokationsdensiteten, och de nybildade dislokationerna bildar ett nätverk som hindrar ny glid. Denna ökade hinderkraft gör det svårare för materialet att deformeras vidare, vilket resulterar i högre flytgräns och hårdhet samtidigt som duktiliteten ofta minskar.

Den grundläggande mekanismen är alltså dislokationshinder och deras komplexa växelverkan. När fler dislokationer korsas och låses i nätverket blir rörelsen hos nya dislokationer begränsad. Resultatet är ett starkare och hårdare material, men också mer sprött och mindre töjbart jämfört med före deformationen.

Vanliga metoder för att uppnå deformationshårdning är kallvalsning, dragning, extrusion och bockning. Resultatet beror på materialets sammansättning och tidigare bearbetning; legeringar som lätt bildar tätt dislokationsnät tenderar att hårdna mer än rena metaller vid liknande deformation.

Faktorer som påverkar graden av hårdning inkluderar deformationens grad och hastighet samt temperaturen (under rekristallisationstemperaturen). Mikrostrukturen, kornstorleken och förekomsten av tillsatser eller precipitat påverkar också hur mycket hårdningen bidrar. En vanlig kvantitativ modell är Hollomon-lagen: sigma = sigma0 + K epsilon^n.

Återhämtning och rekristallisation kan ske vid uppvärmning över rekristallisationstemperaturen, vilket minskar dislokationsdensiteten och återställer duktiliteten. Deformationshårdning används för att anpassa mekaniska egenskaper hos metaller i konstruktioner och verktyg, ofta i kombination med efterföljande behandlingar för att behålla önskad form och prestanda.