Kaltverfestigung ist eine Folge plastischer Verformung, einer dauerhaften Formänderung. Dies unterscheidet sich von der elastischen Verformung, die reversibel ist. Die meisten Materialien weisen nicht nur das eine oder das andere auf, sondern eine Kombination aus beidem. Die folgende Diskussion gilt hauptsächlich fürMetalle, insbesondere Stähle, die gut untersucht sind. Kaltverfestigung tritt vor allem bei duktilen Materialien wie Metallen auf. Duktilität ist die Fähigkeit eines Materials, plastische Verformungen zu erfahren, bevorBruch(zum Beispiel das Biegen einer Stahlstange bis diese schließlich bricht).
DerZugversuchwird häufig verwendet, um Verformungsmechanismen zu untersuchen. Dies liegt daran, dass bei den meisten Materialien unter Druck triviale (Gitterfehlanpassung) und nicht triviale (Knick-)Ereignisse auftreten, bevor plastische Verformung oder Bruch auftreten. Daher machen die Zwischenprozesse, die bei einachsiger Kompression vor dem Auftreten plastischer Verformung im Material auftreten, den Druckversuch mit Schwierigkeiten behaftet.
Ein Material verformt sich im Allgemeinen elastisch unter dem Einfluss kleinerKräfte; das Material kehrt schnell in seine ursprüngliche Form zurück, wenn die verformende Kraft entfernt wird. Dieses Phänomen wird als elastische Verformung bezeichnet. Dieses Verhalten von Materialien wird beschrieben durchHookesches GesetzMaterialien verhalten sich elastisch, bis die verformende Kraft über denElastizitätsgrenze, die auch als Fließgrenze bezeichnet wird. An diesem Punkt ist das Material dauerhaft verformt und kehrt nicht mehr in seine ursprüngliche Form zurück, wenn die Kraft entfernt wird. Dieses Phänomen wird als plastische Verformung bezeichnet. Wenn man beispielsweise einSchraubenfederBis zu einem bestimmten Punkt nimmt es seine ursprüngliche Form wieder an. Wird es jedoch über die Elastizitätsgrenze hinaus gedehnt, bleibt es verformt und kehrt nicht in seinen ursprünglichen Zustand zurück.
Bei der elastischen Verformung werden die Bindungen zwischen Atomen über ihren Gleichgewichtsradius hinaus gedehnt, ohne dass genügend Energie eingesetzt wird, um die interatomaren Bindungen aufzubrechen. Bei der plastischen Verformung hingegen werden interatomare Bindungen aufgebrochen, was daher zu einer Neuanordnung der Atome in einem festen Material führt.
