Der Stressder Versetzung ist abhängig vom Schermodul G, der Größe derBurger-Vektor, b, und die Versetzungsdichte, {\displaystyle \rho _{\perp }}
wobei {\displaystyle \tau {{0}}{0}} die intrinsische Festigkeit des Werkstoffs bei geringer Versetzungsdichte und {\displaystyle \alpha } ein materialspezifischer Korrekturfaktor ist.
Wie in Abbildung 1 und der obigen Gleichung dargestellt, ist die Kaltverfestigung in ihrer Halbwurzel von der Anzahl der Versetzungen abhängig. Das Material weist eine hohe Festigkeit auf, wenn entweder viele Versetzungen (mehr als 1014 Versetzungen pro m2) oder keine Versetzungen vorhanden sind. Eine mäßige Anzahl von Versetzungen (zwischen 107 und 109 Versetzungen pro m2) führt normalerweise zu einer geringen Festigkeit.
Beispiel
Ein extremes Beispiel: Bei einem Zugversuch wird ein Stahlstab bis kurz vor die Distanz gedehnt, bei der er normalerweise bricht. Die Last wird sanft freigegeben und das Material baut einen Teil seiner Dehnung ab, indem es an Länge abnimmt. Die Abnahme der Länge wird als elastische Rückbildung bezeichnet und das Endergebnis ist ein kaltverfestigter Stahlstab. Der Anteil der zurückgewonnenen Länge (wiederhergestellte Länge/ursprüngliche Länge) entspricht der Streckgrenze geteilt durch den Elastizitätsmodul. (Hier diskutieren wirechter Stressum den drastischen Durchmesserrückgang bei diesem Zugversuch zu berücksichtigen.) Die nach der Entlastung eines Materials unmittelbar vor seinem Bruch wiederhergestellte Länge ist gleich der nach der Entlastung unmittelbar vor dem Beginn der plastischen Verformung wiederhergestellten Länge.
Der kaltverfestigte Stahlstab weist eine ausreichend große Anzahl von Versetzungen auf, so dass die Wechselwirkung des Dehnungsfeldes jede plastische Verformung verhindert. Eine nachfolgende Verformung erfordert eine Spannung, die linear mit derBeanspruchungWie zu beobachten ist, ist die Steigung der Spannungs-Dehnungs-Kurve wie üblich der Elastizitätsmodul.
Der kaltverfestigte Stahlstab bricht, wenn die aufgebrachte Spannung die übliche Bruchspannung überschreitet und die Dehnung die übliche Bruchdehnung überschreitet. Dies kann als Elastizitätsgrenze angesehen werden und dieStreckgrenzeist nun gleich demBruchzähigkeit, die natürlich viel höher ist als die Streckgrenze von nicht kaltverfestigtem Stahl.
Der mögliche Grad der plastischen Verformung beträgt Null, was offensichtlich geringer ist als der Grad der plastischen Verformung, der bei einem nicht kaltverfestigten Material möglich ist. Daher ist die Duktilität des kaltverformten Stabs reduziert.
Starke und lang anhaltende Kavitation kann auch zu einer Kaltverfestigung führen.
Darüber hinaus fertigen Juweliere strukturell solide Ringe und andere tragbare Objekte (insbesondere solche, die an den Händen getragen werden), die viel haltbarer sein müssen (als beispielsweise Ohrringe), indem sie die Fähigkeit eines Materials ausnutzen, kaltverfestigt zu werden. Während das Gießen von Ringen aus einer Reihe wirtschaftlicher Gründe erfolgt (dadurch wird viel Zeit und Arbeitskosten gespart), kann ein Juweliermeister die Fähigkeit eines Materials, kaltverfestigt zu werden, ausnutzen und während der Herstellung eines Stücks eine Kombination aus Kaltformungstechniken anwenden..
