مکانیزم سخت شدن مواد در این روش افزایش چگالی [[عیوب بلوری]] (بخصوص [[نابجایی]]ها) است.
افزایش سختی و تنش سیلان، افزایش تغییر شکل مومسان را به دنبال دارد. کار سختی را می‌توان با نام‌های کرنش سختی و یا سرد کاری، نیز شناخت. کار سختی یک نوع استحکام دهی به فلزات با تغییر شکل ماندگار در آن است. این استحکام در نتیجهی جابهجاییجابجایی درون ساختار کریستالهای ماده بوجود می‌آید. نسیاریبسیاری از مواد نشکن با نقطهی ذوب بالا مانند انواع مختلفی از پلیمرها می‌توانند با این روش افزایش استحکام یابند. آلیاژهایی که به عملیات حرارتی قابلیت جوابگویی نداشته باشند مانند فولادهای کم کربن، می‌توانند کار سختی شوند. بسیاری از مواد در دمای پایین قابلیت کارسختیکار سختی رویشان وجود ندارد مانند ایندیوم در حالی که بقیهٔ مواد می‌توانند سختکاریسخت‌کاری شوند مانند مس خالص و المینیومآلومینیوم. کارسختیکار سختی بسته به نوع شرایط می‌تواند مطلوب یا نامطلوب باشد. یک نمونه از نوع نامطلوب کار سختی هنگام ماشینکاریماشین‌کاری رخ می‌دهد وقتی که تیغهی برش از روی عدم توجه در ابتدا سطح قطعه کار را سار سختی می‌کند؛ این عمل باعث آسیب دیدن تیغه در براده برداریهای ثانویه می‌شود. بعضی آلیاژها در این مورد بسیار مستعدتر) برای ماشینکاریماشین‌کاری روشیهایی که دارا می‌باشند inconel از دیگر آلیاژها می‌باشند؛ ابرآلیاژهایی مانند اینکونل (این مسئله در آن لحاظ شده است. از موارد کارسختیکار سختی مطلوب می‌توان به عملیات فلزکاری که عمداً به ماده تغییر شکل ماندگار یا پلاستیک داده می‌شود تا شکل آن تغییر کند. این عملیات به سردکاری یا فرمدهیشکل‌دهی سرد معروف می‌باشند. این عملیات توسط شکل دهی به قطعه کار در زیر دمای تبلور مجددش توصیف می‌شود که معمولاً در دمای محیط انجام می‌پذیرد. عملیات فرمدهیشکل‌دهی سرد معمولاً به چهار زیرشاخهٔ اصلی تقسیم می‌شود: فشردن، خمش، حدیده کاری و برش این چهار زیرگروه را تشکیل می‌دهند. از کاربردهای این عملیات می‌توان به شکلدهیشکل‌دهی سر پیچها، پیچهای درپوشی و اتمام رول کردن سرد فولادها اشاره کرد. در عملیات سردکاری فلز با فشار و سرعت بالایی تغییر شکل می‌یابد. این عملیات سختی فلز و کرنش تسلیم و نهاییفلزنهایی فلز را افزایش می‌دهد
'''تاریخچه'''
مس از اولین فلزاتی هست که برای استفاده معمول در ابزارها و ظروف مورد مصرف قرار می‌گرفت. این کار به دلیل آن بود که مس از معدود فلزات قابل دستیابی ای بود که فرم اکسیده نشده داشت و احتیاجی به ذوب کردن آن از سنگ معدن نبود. مس به سادگی با گرما دادن و سرد کردن می‌تواند خالص شود. در این مرحلهٔ آنیله شدن مس می‌تواند چکشکاریچکش‌کاری شده، کشیده یا به شکل دلخواهی فرم دهی شود. اما این کار در طول پروسه مس را سخت‌تر و هادی بودن آن را کمتر می‌کند. اگر مرحلهٔ آنیله کردن ورای یم سختی خاصی ادامه یابد، فلز در طول کارکرد خود دچار شکست می‌گردد و باید دوباره چندین بار آنیله شده تا پروسهی شکل گیری آن تکمیل
شود. آنیله کردن در نقطهای که قطعه کار در نزدیگینزدیکی شکل نهایی خود میبباشدمی‌باشد متوقف می‌شود. در این حالت محصول نهایی دارای سختی و صلبیت خاص خود می‌باشد. برای مواد فلزی طراحی شده در راستای پیچیده شدن مانند فنر، آلیاژهای مخصوصی با عملیات حرارتی خاصی مورد استفاده قرار می‌گیرد تا از کارسختیکار سختی و خستگی فلزات دور باشد و ویژگیهای خاص را بدست آورد. وسایلی که از آلمینیومآلومینیوم و آلیاژهای آن ساخته شده باشند مانند هواپیماها، باید جوری طراحی شوند که خمش آنها به حداقل برسد و یا به طور یکنواخت پخش شود. کاری که در نتیجهی کار سختی روی می‌دهد. به این دلیل هواپیماهای جدید آلمینیومیآلومینیومی دارای یک عمر کاری معین و تحمیلیای هستند که بعد از آن هواپیما باید کنارگذاشته شود.
'''تئوری'''
قبل از سخت کاری، شبکهی مواد یک طرح تقریباً بی نقص و منظم را به نمایش می‌گذارد. این شبکهی بی نقص در هر زمان دلخواهی می‌تواند توسط آنیل شدن به وجود آید یا بازیابی شود. به محض اینکه یک ماده سخت کاری شود، به طور قابل ملاحظهای ساختاربندی شده توسط جابهجایی‌هایجابجایی‌های جدیدی می‌شود و از بسیاری از جابهجاییهای درون کریستالی به دلیل آرایش هسته جلوگیری می‌شود. این مقاومت در مقابل جابهجاییجابجایی درون کریستالی باعث پیدا شدن مقاومتی در خصوص تغییر شکل ماندگار شده که افزایش سختی ماده را منجر می‌شود. در کریستالهای فلزی، تغییر شکل غیرقابل بازگشت معمولاً در مقیاس میکروسکپی همراه است که معمولاً با نقصهایی به نام جابهجاییجابجایی که توسط نوساناتی در میدان تنش محلی داخل جسم ایجاد می‌شود که در دوباره شکل یافتن شبکهی ماده به عنوان تکثیر جابهجایی‌هاجابجایی‌ها به حداکثر می‌رسد. در دمای معمولی این جابهجایی‌هاجابجایی‌ها با آنیل کردن نابود نمی‌شوند. با انباشته شدن این جابه جاییها و تأثیر متقابل آنها نسبت به یکدیگر به عنوان مانعی برای جلوگیری از حرکت این جابهجایی‌هاجابجایی‌ها تأثیر شکفتی دارند. این عامل باعث افزایش کرنش محلی در ماده شده که پس آیند آن کاهش شکل پذیری ماده است. سخت کاری در حالت کلی باعث افزایش استحکام ماده در نتیجهی افزایش تعداد جابهجایی‌هاجابجایی‌ها و کاهش شکل پذیری ماده می‌شود. تأثیر سخت کاری می‌تواند توسط آنیله شدن ماده در دمای بالا به حالت اولیهی خود برگردد و ماده و حالت کریستالهای آن به دلیل کاهش تمرکز جابهحایی‌هاجابجایی‌ها بازیابی شوند. قابلیت سخت شوندگی ماده می‌تواند توسط آنالیز منحنی تنش کرنش مطالعه شود و یا قبل و بعد از پروسه با تستهای سنجش سختی فهمیده شود.
'''تغییر شکل پلاستیک و الاستیک'''
خط ۱۹:
کار سختی در نتیجهی تغییر شکل ماندگار جسم می‌باشد که با تغییر جسم الاستیک و قابل برگشت تفاوت دارد. کار سختی به طور قابل توجهی بر روی اجسام شکل پذیر قابل اعمال می‌باشد. شکل پذیری، توانایی مواد برای متحمل شدن تغییر شکلهای پلاستیک یا ماندگار قبل از وقوع شکست می‌باشد (برای مثال خمش آهن قبل از شکسته شدن آن). آزمون کشش برای مطالعهی مکانیزم تغییر شکل کاربرد فراوانی دارد. آزمون کشش به این دلیل انجام می‌پذیرد که زیر فشار بسیاری از مواد قبل از تغییر شکل پلاستیک و یا شکست دچار اتفاقات کوچک و بزرگ بسیاری می‌شوند و به دلیل همین پروسه‌های میانی که در خلال آزمون فشار روی ماده اثر می‌کنند این آزمون را دچار مشکلات فراوانی می‌کنند. یک ماده در حالت کلی می‌تواند زیر یک نیروی کوچک تغییر شکل الاستیک یا قابل بازگشت دهد. در این حالت ماده سریعاً به حالت اولیهی خود بازمی‌گردد وقتی که نیروی خارجی حذف شود؛ این قانون به نام تغییر شکل الاستیک وجود دارد که این رفتار در مواد با قانون هوک بیان می‌شود. مواد رفتار الاستیک خود را تا هنگامی که نیروی تغییر شکل دهندهی از محدودهی تعیین شده برای نیروی الاستیک خارج نشود، ادامه می‌دهند. این محدوده به نام تنش تسلیم شناخته می‌شود. در آن نقطه، ماده برای همیشه تغییر شکل می‌یابد و بعد از برداشتن نیرو به شکل اولیهی خود بازنمی‌گردد. ای قانون نیز به نام قانون تغییر شکل پلاستیک معروف می‌باشد. برای مثال این پدیده را در یک فنز می‌توانیم مشاهده کنیم که اگر تا یک حدی نیرو وارد کنیم کشیده شده و سپس به جای اولیهی خود بر می‌گردد اما اگر بیشتر از تنش تسلیم به ان نیرو وارد کنیم، دیگر پس از کشیده شدن قابل بازگشت نمی‌باشد. تغییر شکل الاستیک، پیوند اتمها را از حالت تعادل کشش می‌دهد اما آنقدری نیست که باعث شکستن پیوند درونی اتمها شود اما تغییر شکل پلاستیک پیوند داخلی اتمها را شکسته؛ لذا قابل بازگشت نمی‌باشد.
'''افزایش نا به جاییها و کارسختیکار سختی'''
افزایش تعداد جابهجایی‌هاجابجایی‌ها تعیین خاصیت یا کمیتی از سخت کاری است. تغییر شکل پلاستیک در نتیجهی سخت کاری در ماده رخ می‌دهد. همچنین انرژی نیز به ماده اضافه می‌شود. بعلاوه انرژی معمولاً سریع و به اندازهی کافی زیاد به ماده اعمال می‌شود که علاوه بر حفظ کردن جابهجاییهای قبلی، تعداد زیادی جابهجاییهای جدیدی در حین سخت کاری مناسب نیز ایجاد می‌کند. استحکام تسلیم ماده در حین سخت کاری افزایش می‌یابد. نگاه کردن به شبکهی میدانهای کششی نشان می‌دهد که در جایی که پر از جابهجاییها باشد عامل مهمی برای ممانعت کردن از حرکت هریک از جابهجاییها می‌باشد. به دلسل اینکه حرکت جابهجاییها محدودیت پیدا می‌کند، تغییر شکل پلاستیک در تنشهای معمولی نمی‌تواند اتفاق بیوفتدبیفتد. پس از ناحیهی استحکام تسلیم یک مادهی سخت کاری شده توسط تنها مکانیزم موجود با تغییر شکل ادامه می‌یابد. این مکانیزم از تغییر شکل الاستیک شروع شده، یک شماتیک منظمی از کشش و یا تراکم پیوندهای الکتریکی ادامه می‌یابد و سرانجام تنش آنقدر زیاد می‌شود که بر ناحیهی کرنش کششی غلبه می‌یابد و باعث تغییر شکل پلاستیک در ماده می‌شود. خاصیت شکل پذیری یک ماده با سخت کاری کاهش می‌یابد. شکلپذیریشکل‌پذیری عبارتندزعبارتنداز امتداد آنچه تغییر شکل پلاستیک ماده است می‌باشد. در واقع اینکه یک ماده چه میزان می‌تواند تغییر شکل پلاستیک پیدا کند قبل آنکه بشکند شکلپذیریشکل‌پذیری نامیده می‌شود. یک مادهی سخت کاری شده در واقع همان مادهی نرمالی است که در اثر کشش در امتداد یک قسمتی که می‌تواند، در آن تغییر شکل پلاستیک ایجاد شده است. اگر جابهجاییها حرکت کنند و تغییر شکل پلاستیک به اندازهی کافی با جابهجاییها انباشهانباشته شده باشد و کشش پیوندهای الکتریکی ادامه یابد و تغییر شکل پلاستیک به نقطهی بخرامی خود برسد، سومین مرحله از تغییر شکل اتفاق می‌افتد و آن شکست می‌باشد.
