vervormingsharding

Vervormingsharding, ook wel work hardening of strain hardening genoemd, is het proces waarbij de sterkte en hardheid van een materiaal toenemen door plastische vervorming, meestal bij kamertemperatuur. Het effect ontstaat doordat dislocaties in het kristal zich ophopen en netwerken vormen die verdere vervorming bemoeilijken.

Mechanisme: Bij plastische vervorming ontstaan op korte tijd grote aantallen dislocaties die elkaar kruisen en met elkaar verweven raken. Deze dislocatienetwerken treden op als obstakels voor de beweging van andere dislocaties, waardoor de weerstand tegen extra vervorming toeneemt. De mate van harding hangt af van de microstructuur, de samenstelling (legering), korrelgrootte en de aanwezigheid van precipitaten, evenals van temperatuur en vervormingssnelheid. In de praktijk geldt doorgaans: hoe meer vervorming, hoe sterker het materiaal wordt, maar ook minder ductiel.

Invloed van temperatuur en snelheid: koud vervormen leidt meestal tot sterkere vorming van dislocatienetwerken dan warm vervormen. Lagere temperaturen en hogere vervormingssnelheden versterken de harding. De mate van harding wordt bovendien bepaald door de karakteristieke eigenschappen van het materiaal, zoals stacking-fault energy en korrelstructuur.

Impact op verwerking en behandeling: vervormingsharding is gewenst in veel koudbewerkingen (rollen, buigen, trekken) om sterkte toe te voegen. Het nadeel is een afname van ductiliteit en resistentie tegen scheuren. Om de ductiliteit te herstellen of de geleiding van belasting te vergroten, kan annealing of recrystallisatie worden toegepast, wat dislocaties verwijdert en een nieuw kristalpatroon creëert.

Metingen en beschrijving: de toename van yield strength en hardheid wordt veelal bepaald via trekproeven. De mate van harding kan kwantitatief worden beschreven met de Hollomon-relatie σ = K ε^n, waarbij n de work-hardening exponent is.