加工硬化前は、材料の格子は規則的でほぼ欠陥のないパターン（転位はほとんどない）を示します。 欠陥のない格子は、アニーリングによっていつでも作成または復元することができます。 材料が仕事堅くなると同時に新しい転位とますます飽和するようになり、より多くの転位は核形成から防がれます（転位形成への抵抗は成長します）。 転位形成に対するこの抵抗は、塑性変形に対する抵抗として現れ、したがって、観察された強化である。
金属結晶では、これは可逆的なプロセスであり、通常、転位と呼ばれる欠陥によって微視的なスケールで行われ、転位が格子を通って伝播するにつれて格子再配列に至る材料内の局所応力場のゆらぎによって作成される。 常温では転位はアニーリングによって消滅しない。 その代わりに、転位は蓄積し、互いに相互作用し、それらの動きを著しく妨げる固定点または障害物として役立つ。 これは、材料の降伏強度の増加およびその後の延性の低下をもたらす。
このような変形は転位の濃度を増加させ、その後サブ粒子を囲む低角度粒界を形成する可能性がある。 冷間加工は一般に，転位数の増加とサブ粒子のＨａｌｌ–Ｐｅｔｃｈ効果，および延性の低下の結果としてより高い降伏強度をもたらす。 冷間加工の効果は、回復および再結晶が転位密度を減少させる高温で材料をアニールすることによって逆転させることができる。
材料の加工焼入性は、応力–ひずみ曲線を解析することによって予測することも、プロセスの前後に硬度試験を行うことによって文脈で研究すること
弾性および塑性変形編集
加工硬化は塑性変形の結果であり、形状の永続的な変化である。 これは可逆的である弾性変形とは異なる。 ほとんどの材料は、どちらか一方のみを示すのではなく、むしろ2つの組み合わせを示します。 以下の議論は、主によく研究されている金属、特に鋼に適用されます。 加工硬化は金属のような延性がある材料のために最も顕著に起こります。 延性は、材料が破壊する前に塑性変形を受ける能力である（例えば、最終的に破壊されるまで鋼棒を曲げる）。
引張試験は、変形機構の研究に広く使用されています。 これは、圧縮下では、塑性変形または破壊が発生する前に、ほとんどの材料が些細な（格子の不一致）および自明でない（座屈）事象を経験するためです。 したがって、塑性変形の発生前に一軸圧縮下で材料に起こる中間プロセスは、圧縮試験を困難にする。
材料は、一般的に小さな力の影響下で弾性的に変形し、変形力が除去されると、材料はすぐに元の形状に戻ります。 この現象は弾性変形と呼ばれます。 材料におけるこの挙動はフックの法則によって記述される。 材料は、変形力が降伏応力としても知られている弾性限界を超えて増加するまで弾性的に挙動する。 その時点で、材料は永久に変形され、力が除去されたときに元の形状に戻ることができない。 この現象は塑性変形と呼ばれます。 例えば、コイルばねをある点まで伸ばすと元の形状に戻りますが、弾性限界を超えて伸ばすと変形したままになり、元の状態に戻りません。
弾性変形は、原子間結合を破壊するのに十分なエネルギーをかけることなく、原子間の結合を平衡分離半径から離して伸ばす。 一方、塑性変形は、原子間結合を破壊するため、固体材料中の原子の再配列を伴う。
転位と格子strain fieldsEdit
材料科学の用語では、転位は材料の結晶構造における線欠陥として定義されています。 転位を取り囲む結合は，規則的な結晶格子の構成成分間の結合と比較して，欠陥によって既に弾性的に歪まれている。 したがって、これらの結合は比較的低い応力で破断し、塑性変形を引き起こす。
転位の周りの歪結合は格子strain場によって特徴付けられる。 例えば、エッジ転位のすぐ隣に圧縮的に歪められた結合があり、エッジ転位の端を越えて緊張的に歪められた結合がある。 これらはそれぞれ圧縮strain場と引張strain場を形成する。 ひずみ場は、ある種の点で電場に類似している。 具体的には、転位のひずみ場は引力と反発の同様の法則に従う;全体的なひずみを減少させるために、圧縮ひずみは引張ひずみに引き付けられ、その逆もまた同様である。
塑性変形の目に見える（巨視的な）結果は、微視的な転位運動の結果である。 例えば、引張試験機における鋼棒の延伸は、原子スケールでの転位運動によって収容される。
転位の増加と作業硬化edit
転位数の増加は加工硬化の定量化である。 塑性変形は、材料上で行われている作業の結果として発生し、エネルギーが材料に追加されます。 さらに、エネルギーは、ほとんどの場合、既存の転位を移動させるだけでなく、材料を十分にジャーリングまたは加工することによって、多数の新しい転位を生成するのに十分な速さおよび十分な大きさで印加される。 新しい転位は、Frank–Readソースに近接して生成されます。
冷間加工材の降伏強度を高めます。 格子strain場を用いて，転位で満たされた環境がいずれかの転位の動きを妨げることを示すことができる。 転位運動が妨げられるため，通常の応力では塑性変形が起こらない。 非冷間加工材料の降伏強度を超えた応力を適用すると、冷間加工材料は利用可能な唯一のメカニズムを使用して変形し続けます：弾性変形、電気ボンド（転位運動なし）の延伸または圧縮の規則的なスキームが発生し続け、弾性率は変化しません。 最終的には、応力はひずみ場相互作用を克服し、塑性変形が再開するのに十分大きい。
しかし、加工硬化材料の延性は低下する。 延性は、材料が塑性変形を受けることができる程度であり、すなわち、材料が破壊される前に塑性変形することができる程度である。 冷間加工された材料は、実際には、許容される塑性変形の一部を介して既に拡張されている通常の（脆い）材料である。 転位の蓄積によって転位運動と塑性変形が十分に妨げられ、電子結合の伸張と弾性変形が限界に達した場合、変形の第三のモードが発生します: 骨折
強さ、強さ、強さ、強さ、強さ、強さ、強さ、強さ、強さ、強さ、強さ、強さ、強さ、強さ、強さ、強さ、強さ、強さ、強さ、強さ}
は、せん断弾性率G、ハンバーガーベクトルの大きさb、転位密度ρ{\displaystyle\rho_{\perp}}
に依存する。 : σ=σ0+g α b≤1/2{\displaystyle\tau=\tau_{0}+g\alpha b\rho_{\perp}}}^{1/2}\ }
ここで、μ0{\displaystyle\tau_{0}}
は転位密度の低い材料の固有強度であり、α{\displaystyle\alpha}
は材料に固有の補正係数である。
図1および上記の式に示すように、加工硬化は転位の数に半分の根依存性を有する。 この材料は、高レベルの転位（m2あたり1014個以上の転位）または転位がない場合に高い強度を示す。 適当な数の転位（m2あたり107と109の転位の間）は、典型的には低強度をもたらす。
ExampleEdit
極端な例として、引張試験では、鋼の棒が通常破断する長さの直前まで緊張しています。 負荷は滑らかに解放され、材料は長さが減少することによって緊張の一部を取り除く。 長さの減少は伸縮性がある回復と呼ばれ、最終結果は仕事堅くされた棒鋼です。 回収された長さの割合（回収された長さ／元の長さ）は、降伏応力を弾性率で割ったものに等しい。 （ここでは、この引張試験における直径の急激な減少を説明するために、真の応力を議論する。）材料が破断する直前に荷重を除去した後に回収された長さは、塑性変形に入る直前に荷重を除去した後に回収された長さに等しい。
加工硬化鋼棒は、ひずみ場の相互作用がすべての塑性変形を防止するのに十分な数の転位を有する。 その後の変形は、観察されたひずみと直線的に変化する応力を必要とし、応力対ひずみのグラフの傾きは通常のように弾性率である。
加えられた圧力が通常のひびの圧力を超過し、ひずみが通常のひびのひずみを超過するとき仕事堅くされた棒鋼のひび。 これは弾性限界であると考えられ，降伏応力は非加工硬化鋼の降伏応力よりもはるかに高い破壊靭性に等しくなる。
塑性変形可能量はゼロであり、これは非加工硬化材料の塑性変形可能量よりも小さい。 これにより、冷間加工バーの延性が低下する。