Töjningshärdning är en process där metaller härdar när de böjs mekaniskt. Töjningshärdning är en process som äger rum i ett materials kristallgitter. Denna form av härdning är användbar för att öka styrkan hos metaller som inte kan härdas genom värmebehandlingar. Många metaller och legeringar som kan värmehärdas kan dock också töjhärdas. Töjningshärdning, även kallad arbetshärdning, kan målmedvetet tillämpas som en härdningsprocess under formning av delar eller inträffa oavsiktligt under bearbetning eller onormal drift.
Före töjningshärdning uppvisar material vanligtvis en jämnt fördelad, defektfri kristallin struktur. När materialet utsätts för mekanisk påfrestning bildas mikroskopiska defekter som kallas dislokationer i kristallstrukturen. Om spänningen fortsätter, fortplantar sig dessa dislokationer och interagerar med varandra och bildar nya inre strukturer som motstår ytterligare avböjning. Dessa formationer – eller nålpunkter – ökar materialens sträckgräns eller förmåga att motstå påkänning, med en efterföljande minskning av duktilitet eller mjukhet. Ett av de vanligaste sätten att avsiktligt initiera töjningshärdningsprocessen är att kalla formdelar.
Som nämnts tidigare kan töjningshärdning vara en önskvärd eller oönskad process. När arbetshärdning är ett avsett slutresultat är kallbearbetning eller formning av delar ett av de mest effektiva sätten att få det gjort. Detta är särskilt användbart vid bearbetning av metaller som inte kan värmehärdas. Dessa inkluderar lågkolhaltigt stål, aluminium och ren koppar. När dessa metaller komprimeras, dras, böjs eller hamras under formningen, framkallar de involverade spänningarna bildandet av kristallina dislokationer som härdar materialet.
Oönskad töjningshärdning uppstår när duktila eller mjuka material bearbetas felaktigt eller böjs för mycket under sina arbetscykler. Om detaljen under bearbetningen utsätts för alltför djupa skär, kan den resulterande spänningen orsaka bildandet av kristallina dislokationer med resulterande härdning. Denna oavsiktliga härdning kan då förhindra ytterligare bearbetning eller till och med skada verktygsbitarna. När duktila delar bearbetas, bör verktygskronor föras fram försiktigt för att förhindra att oönskad arbetshärdning uppstår.
Metalldelar som böjs utöver sina konstruktionsparametrar under vanligt arbete kan också uppleva en viss töjningshärdning. Små avböjningar inom dessa parametrar absorberas lätt av ett material som återgår till sin ursprungliga form utan några förändringar i dess inre struktur. När den böjs bortom dessa gränser börjar emellertid processen med dislokationsbildning och materialet hårdnar. Detta orsakar ett resulterande motstånd mot böjning, vilket kan leda till eventuell sprickbildning eller frakturering av delen.