Kaltverfestigung

Das Prinzip der Kaltverfestigung beruht auf dem Einbringen von zusätzlichen Versetzungen während einer plastischen Verformung. Bei jedem Verformungsprozess werden immer auch neue Versetzungen in den Werkstoff eingebracht. Die Versetzungen behindern sich somit gegenseitig am Wandern, was eine festigkeitssteigernde Wirkung zur Folge hat.

Kalt-Verfestigung, Stufen-Versetzung, Fremdatome

Abbildung: Kaltverfestigung

Die Steigerung der Festigkeit während einer plastischen Verformung kann auch anhand des Spannungs-Dehnungs-Diagramms anschaulich nachvollzogen werden. Hierzu wird ein Werkstoff mit dem abgebildeten roten Kurvenverlauf bis in den plastischen Bereich hinaus gedehnt (Punkt A), d.h. über die Dehngrenze Rp. Wird die Kraft anschließend wieder weggenommen, so läuft der Zustandspunkt in einer parallelen zur Hooke'schen Geraden auf den Spannungswert null zurück (Punkt B). Dementsprechend weist der Werkstoff eine bleibende Dehnung auf. Wird der Zugversuch nun nochmals wiederholt, so läuft der Zustandspunkt zunächst wieder die elastische Gerade hinauf und geht erst bei höheren Spannungswerten in den plastischen Bereich über (blauer Kurvenverlauf). Beim Vergleich mit dem ursprünglichen Kurvenverlauf wird deutlich, dass die plastische Verformung durch die Kaltverfestigung nun erst bei höheren Spannungswerten eintritt, d.h. die kaltverfestigte probe weist eine erhöhte Dehngrenze Rp auf [fahre hierzu mit der Maus über die Abbildung]!

Kaltverfestigung, Spannungs-Dehnungs-Diagramm

Abbildung: Spannungs-Dehnungs-Diagramm

Eine Kaltverfestigung wird bspw. beim Herstellen von kaltgewalzten Blechen gezielt herbeigeführt, um im Vergleich zum warmgewalzten Zustand eine deutlich höhere Festigkeit zu erzielen. Beachte, dass eine Kaltverfestigung nicht in beliebigem Maße erfolgen kann. Werden durch plastische Verformung zu viele Versetzungen eingebracht so wird der Werkstoff hierdurch lokal zerstört und reißt. Dieses Verhalten zeigt sich zum Beispiel beim mehrmaligen Hin- und Zurückbiegen eines Drahtes. Dies geht nur so lange gut, bis zu viele Versetzungen eingebracht wurden und der Draht schließlich bricht.