Härdningsmekanismer

Härdningsmekanismer avser de fenomen som ökar metallers motstånd mot plastisk deformation och därigenom hårdhet och ofta styrka. De uppstår vid olika bearbetningsvägar och i olika material.

Arbetsförstärkning uppstår vid plastisk deformation. Ökningen av dislokationsdensitet hindrar ny dislokationsrörelse, vilket gör materialet hårdare men ofta mindre duktilt.

Lösningshärdning uppnås när främmande atomer löses i metallen och stör kristallgittret. Dessa störningar gör dislokationer svårare att förflytta och ökar hårdheten. Mekanismen är vanlig i legeringar där atomer av annan storlek eller elektronegativitet löses i basmetallen.

Gränshärdning uppnås genom minskad kornstorlek. Små korn ökar dislokationshindrande effektivitet enligt Hall-Petch, så flödesgränsen ökar när kornstorleken minskar.

Dispersionshärdning beror på inbäddning av hårda partiklar i metallen. Partiklarna hindrar dislokationsrörelser och ger betydande ökning av hårdhet, även vid högre temperaturer.

Precipitationshärdning eller åldershärdning uppnås när små partiklar bildas vid rätt åldringstemperatur. Dessa partiklar hämmar glidande dislokationer.

Martensithärdning sker vid snabb kylning där austenit omvandlas till martensit. Resultatet är mycket hårt men ofta sprött.

Temperering används ofta efter martensithärdning för att reducera sprödhet och anpassa hårdheten, genom att släppa kvarvarande spänningar.

Valet av härdningsmekanism beror på legeringens sammansättning och den önskade balansen mellan hårdhet, duktilitet och bearbetningstemperaturer.