1

• 

 Przemiana jednej fazy w drugą wymaga 

zwykle czasu; przemiany dyfuzyjne

•  

Jak szybkość przemiany zależy od czasu i 

temperatury? Jaka jest kinetyka przemiany?

•  

Jak można spowolnić przemiany, aby otrzymać 

struktury odbiegające od stanu równowagi.

•  J

akie są własności mecaniczne nierównowagowych 

struktur? czy są lepsze, czy gorsze?

Fe



(Austeni
t)

Przemiana 

eutektoidalna

C

RSC

Fe

3

C

(cementyt)

  

(ferryt)

+

(RPC)

Przemiany fazowe

2

Przemiany Fazowe

Zarodkowanie 

– zarodki  służą jako „nasiona”, z których 

wyrastają kryształy

– szybkość przyłączania atomów do zarodka musi 

być wieksza od szybkości odrywania się atomów

– uformowany zarodek wzrasta, aż do osiągnięcia 

stanu równowagi

Siłą pędną zarodkowania jest wzrost T

– przechłodzenie

  (eutektyka, eutektoid)

– przegrzanie

  (peritektyka)

Małe przechłodzenie  niewiele zarodków – duże kryształy

Duże przechłodzenie  gwałtowne zarodkowanie – wiele 

zarodków, małe kryształy

3

Proces Zarodkowania

• Zarodkowanie jednorodne (homogeniczne)

 

– zarodki tworzą się w całej objętości ciekłego metalu
– wymaga znacznego przechłodzenia (zwykle 80-300°C max)

• Zarodkowanie niejednorodne 

(heterogeniczne)

– znacznie łatwiejsze, ze względu na obecność 

stabilnych „zarodków”

• Mogą to być ściany wlewnicy lub cząstki 

zanieczyszczeń w fazie ciekłej

– krzepnięcie może zachodzić z przechłodzeniem 

zaledwie  0.1-10ºC 

4

Szybkość Przemian Fazowych (1)

Kinetyka

 – 

dochodzenie do stanu równowagi w 

czasie; układy równowagi czasowej    

 Stała temparatura i pomiar przemiany w czasie

Fale dźwiękowe – jedna próbka

Przwodnictwo elektryczne

Dyfrakcja rentgenowska – wiele próbek

Jak mierzyc postęp przemiany?

Dylatometria

5

Szybkość Przemian Fazowych (2)

6

Szybkość Przemian Fazowych (3)

Równanie Avrami’ego =>   

y

 = 1- exp (-k

t

n

)

– k & n stałe dla danej próbki 
    (niezależne od czasu)

Cały materiał 
przemieniony 

log t

U

ła

m

e

k

 

p

rz

e

m

ie

n

io

n

y

, 

y

Stał T

ułamek 
przemienio
ny

czas

0.5

Umowa:   r = 1 / 

t

0.5

Szybkość maksymalna

t

0.5

szybkość wzrasta – wzrasta 
powierzchnia, zarodki rosną

7

Szybkość Przemian Fazowych (4)

• Ogólnie, szybkość wzrasta, gdy  T 

r = 1/

t

0.5

 = A e 

-Q/RT

– R = stała gazowa
– T = temperatura (K)
– A = współczynnik (stała)
– Q = energia actywacji

Równanie 
Arrheniusa

r często małe: 
równowaga nie 
jest możliwa!

8

Przemiany i Przechłodzenie

• 

Może zachodzić w:

 

...727ºC

 

...poniżej 727ºC (“przechłodzenie”)

• 

Przem. Eutektoidalna w Fe-C







+

Fe

3

C

0.76% C

0.022% C

6.7% C

  

  

  

  

  

  

  

  

  

Fe

3

C

1600

1400

1200

1000

800

600

400

0

1

2

3

4

5

6

6.7

L



(austenit)

+L



 +Fe

3

C

 +Fe

3

C

L+Fe

3

C



(Fe)

C

o

 

, % mas. C

1148°C

T(°C)



ferryt

727°C

Eutektoid:

                   T

transf

.

 = 727

º

C

T

Przechłodzenie by T

transf.

 < 

727



C

0

.7

6

0

.0

2

2

9

Przemiana Eutektoidalna 

(Perlityczna)

Perlit gruby     



  powstaje w wyższej  T – bardziej 

miękki

Perlit drobny   



  powstaje w niższej T   - twardszy

Konieczna 

dyfuzja C 











•  Wzrost perlitu z austenitu:















kierunek 

wzrostu 

perlitu

Austenit ()

grnica 

ziarna 

cementyt (Fe

3

C)

Ferryt ()



•  Szybkość
   przemiany 
   wzrasta z T.

675°C 

(T smaller)

0

50

y

 (

%

 p

e

rl

it

u

)

600°C 

(T  larger)

650°C

100

10

Szybkość reakcji jest wynikiem 

zarodkowania i 

wzrostu

Przykłady:

Zarodkowanie i Wzrost

% Perlit

0

50

100

Zarodkowanie 

Wzrost 

log

 

(czas)

t

0.5

Szybkość zarodkowania wzrasta z T

Szybkość wzrostu wzrasta z T

T tuż poniżej 

T

E

Mała szybkość zarodkowania

Szybkość wzrostu duża



kolonia 

perlitu

T średnio poniżej 

T

E



Średnia szybkość zar.

Szybkość wzrostu średnia

Szybkość zarodkowania duża

T dużo poniżej

T

E



Szybkość wzrostu mała

11

Wykresy przemian 

izotermicznych

Układ fazowy Fe – C nie uwzględnia czasu 
potrzebnego na osiągniecie stanu równowagi, 
tzn. że:

Układ Fe – C nie rozróżnia wolnego i szybkiego 
chłodzenia. 

Wolne 
chłodzenie

mikrostruktur
a Fe-Fe

3

C

Szybkie 
chlodzeniei
ng

Martenzyt

Jaka mikrostruktura pomiędzy tymi szybkościami?
- Wykresy Czas – Temperatura – Przemiana 
(Izotermiczna)

12

Wykresy Przemian 

Izotermicznych

•  Układ Fe-C, C

o

 = 0.76 wt. % 

C
•  Przemiana w T = 675°C.

100

50

0

1

102

104

T = 675°C

y

, 

%

 p

rz

e

m

ia

n

y

czas (s)

400

500

600

700

1

10

10

2

10

3

10

4

10

5

0%

pe

rlit

10

0%

50

%

Austenit (stabilny)

T

E

 (727C)

Austenit 

(niestabilny)

Perlit

T(°C)

czas (s)

przemiana izotermiczna w 675°C

13

•  Skład Eutektoidalny, C

o

 = 0.76 wt. % C

•  Początek w T > 727°C
•  Gwałtowne chłodzenie do 625°C i izotermiczne 
wytrzymanie

Wpływ historii chłodzenia

400

500

600

700

0%

pe

rlit

10

0%

50

%

Austenit (stabilny)

T

E

 (727C)

Austenit 

(niestabilny)

Perlit

T(°C)

1

10

102

103

104

105

czas (s)

 



 



14

Wykresy CTPi

Poszczególne krzywe 
na wykresie dotyczą 
zwykle początku 
przemiany, 50% 
przemiany i końca 
przemiany

Krzywe na wykresach 
CTP mają kształt litery 
c, gdyż zarówno w 
pobliżu temperatury 
równowagi, jak i w 
temperaturach 
niskich, w których 
ustają procesy 
dyfuzyjne, czas 
potrzebny do 
rozpoczęcia 
przemiany jest bardzo 
długi

15

Wykresy CTPi

CP – perlit gruby

CF – perlit 
drobny

A – austenit

M – martenzyt

B – bainit

16

Przemiany w stopie 

nadeutektoidalnym

Skład nadeutektoidalny – cementyt 
nadeutektoidalny, tzw. 

cementyt wtórny 

lub

 

cementyt drugorzędowy 



C

O

 = 1.13% mas. 

C

T

E

 (727°C)

T(°C)

czas (s)

A

A

A

+

C

P

1

10

10

2

10

3

10

4

50
0

70
0

90
0

60
0

80
0

A

+

P

Fe

3

C

 (

ce

m

e

n

ty

t)

1600

1400

1200

1000

800

600

400

0

1

2

3

4

5

6 6.7

L



(austenit)

+L



 +Fe

3

C

 +Fe

3

C

L+Fe

3

C



(Fe)

C

o

 

, %C

T(°C)

727°C

T

0

.7

6

0

.0

2

2

1

.1

3

17

Nierównowagowe Produkty 

Przemiany

•  Bainit:

    -- listwy lub płytki z długimi wydz. 
Fe

3

C

    --przem. pośrednia

•  Wykres CTPi

Fe

3

C

(cementyt)

5 m

(ferryt)

10

10

3

10

5

time (s)

10

-1

400

600

800

T(°C)

Austenit (stabilny)

200

P

B

T

E

0%

10

0%

50

%

granica perlit/bainit

A

A

100% bainit

100% perlit

Przemianę austenitu w bainit 
nazywa się przemianą 
bainityczną. Przemiana ta 
wykazuje pewne cechy 
przemian dyfuzyjnych oraz 
bezdyfuzyjnych i z tego 
względu jest również nazywana 
przemianą pośrednią. Bainit jest 
mieszaniną przesyconego 
ferrytu i węglików.

18

Przemiany Fazowe w Stalach

Wpływ pierwiastków 

stopowych na 
temperaturę przemian

Cr, Ni, Mo, Si, Mn

opóźniają przemianę        
       

   + 

Fe

3

C

  

19



 (RSC)

                          



 (RPC)

 + 

Fe

3

C

Tworzenie Martenzytu

wolne 
chłodzenie

odpuszczanie

hartowani
e

M (TPC)

M = martenzyt

 

struktura kryst. tetragonalna przestrzennie 

centrowana (TPC)

Przemiana bezdyfuzyjna

        TPC gdy C > 0.15% 

mas.

BCT   



    mało systemów poślizgu   



   twarda, 

krucha

20

Tworzenie martenzytu

Martenzyt tworzy się, gdy atomy węgla mają zbyt 
mało czasu aby przedyfundować i utworzyć ferryt 
i cementyt (perlit). 

Minimalna szybkość chłodzenia zapewniająca 
utworzenie martenzytu nazywa się 

krytyczną 

szybkością chłodzenia

.

Krytyczna szybkość chłodzenia zależy od 
zawartości węgla: 

mniej węgla – wieksza szybkość krytyczna

Przemiana martenzytyczna jest procesem 

bezdyfuzyjnym

. Martenzyt jest fazą metastabilną 

tylko dlatego, że dyfuzja węgla została 
zatrzymana. 

Gdy martenzyt zostanie ogrzany do temperatury, 
w której atomy węgla staną sie ruchliwe, to atomy 
węgla oddyfundują z zajmowanych pozycji i 
utworzą węgliki.

21

Umocnienie żelaza

• Austenit może zawierać do ok. 

10% at. węgla, który może 

pozostać w roztworze w wyniku 

szybkiego chłodzenia

• Podczas chłodzenia zachodzi 

przemiana fazy   w fazę 

• Resultat: przesycony roztwór 

stały węgla w ferrycie.

• Ferryt nie ma już struktury 

regularnej, lecz tetragonalną. 

Jest to 

martenzyt

. 

Umocnienie przy dużych zawartościach 

węgla (i azotu)

22

Wykres przemiany (izotermiczny)

• przemiana  

 w M

    - jest bardzo szybka!
    - % przem. zależy tylko od 
T

Martenzyt:  Układ Fe-C

Igły Martenzytu

Austenit

6

0

 

m

10

10

3

10

5

czas (s)

10

-1

400

600

800

T(°C)

Austenit

200

P

B

T

E

0%

10

0%

50

%

A

A

M + A

M + A

M + A

0%

50%

90%

23

Martenzyt

W stalach wyróżnia się zasadniczo dwa typy martenzytów: 
martenzyt listwowy (masywnym) oraz martenzyt 
płytkowy (zbliźniaczony lub iglasty). W martenzycie 
listwowym odkształcenie uzupełniające zachodzi jedynie w 
wyniku poślizgu, dlatego jego struktura odznacza się dużą 
gęstością dyslokacji, wynoszącą zwykle 10

15

 - 10

16

 m

–2

. W 

przypadku martenzytu płytkowego odkształcenie nie 
zmieniające struktury krystalicznej prowadzi do powstania 
bardzo dużej liczby drobnych (o grubości ok. 5 nm) 
bliźniaków oraz również do zwiększenia gęstości dyslokacji

24

Martenzyt

Szybkość migracji granic międzyfazowych podczas 
przemiany martenzytycznej jest porównywalna z 
szybkością rozprzestrzeniania się dźwięku w stali, dlatego 
też wzrost poszczególnych płytek martenzytu zachodzi 
bardzo szybko, a postęp przemiany w miarę obniżania 
temperatury jest realizowany dzięki tworzeniu się nowych 
płytek

25

Tworzenie martenzytu

atomy Fe 

potencjalne 

miejsca atomów C

26

Tworzenie martenzytu

Przemiana austenitu w martenzyt 
rozpoczyna się w temperaturze 

M

s

 

(

Martensite start

) Przemiana 

przebiega w miarę obniżania 
temperatury aż do osiagnięcia 
temperatury 

 M

f 

 (

Martensite finish

) 

Temperatury M

s

 i M

f

 zależą silnie od 

zawartości węgla.

 

Ze względu na bardzo duże znaczenie 
praktyczne temperatury Ms w stalach, 
czyniono wiele prób mających na celu 
ustalenia zależności między składem 
stali i temperaturą Ms. Jedna z takich 
zależności ma postać:

Ms (  ̊C) = 561 − 474 · (% C) − 33 · (% Mn) − 17 · (% Ni) − 17 · (% 
Cr) − 21 · (% Mo)

27

Własności martenzytu

Martenyt jest kruchy 

bo:

 

-  atomy węgla są uwięzione 
w lukach, które sa od nich 
mniejsze – powstają duże 
naprężenia;

-  powstaje olbrzymia 

liczba dyslokacji (jak 
podczas odkształcenia 
plastycznego); dyslokacje te 
blokują poślizg innych 
dyslokacji;

-  struktura krystaliczna 

ma mniejszą symetrię: 
tetragonalną a nie 
regularną.

28

Własności martenzytu

Wpływ zawartości węgla na parametr komórki 
austenitu i parametry a i c martenzytu

c/a = 1 + 0,045 A (% 
C)

29

Hartowność

Hartownością

 nazywamy zdolność stali do 

tworzenia struktury martenzytycznej w procesie 
hartowania

Wszystkie pierwiastki 
stopowe przesuwają 
wykresy CTP w prawo 

Wyjątek: Co

Więcej 
pierwiastków 
stopowych 

BLepsza 
Hartowność

Najmniejszą szybkość 
chłodzenia, przy której nie 
tworzą się jeszcze dyfuzyjne 
produkty przemiany austenitu, 
nazywa się 

krytyczną 

szybkością chłodzenia

30

Wykresy CTPc

Dla praktyków 
większe znaczenie 
mają wykresy 

CTPc

, 

gdyż podczas 
przemysłowej 
obróbki cieplnej 
zachodzi ciągła 
zmiana temperatury 
obrabianych 
elementów. 
Jakościowo wykresy 

CTPc

 są względem 

wykresów CTPi 
przesunięte w prawo 
oraz w kierunku 
niższych temperatur.

31

CCT Diagram for alloy steel

32

Transformation Diagrams

33

Hartowność - "efekt masy"

34

Odpuszczanie

Odpuszczanie

 - Obróbka 

cieplna, polegająca na 
nagrzaniu (

do 

temperatury poniżej 
temp. przemian

y) 

zahartowanej stali w celu 
poprawy własności 
plastycznych (

ciągliwości 

i udarności

)

Jedną z najlepszych 
kombinacji własności 
wytrzymałościowych i 
plastycznych uzyskują 
stale po odpuszczaniu 
struktury 
martenzytycznej.

35

Odpuszczanie Martenzytu

•  eliminacja kruchości martenzytu,
•  redukcja naprężeń hartowniczych.

•  

Spadek Rm, Re lecz wzrost % R

•  

 

Bardzo drobne (dyspersyjne) 

cząstki

 

Fe

3

C 

sotoczone przez 





9

 

m

Re (MPa)

Rm (MPa)

800

1000

1200

1400

1600

1800

30

40

50

60

200

400

600

Temp.

 

(°C)

%R

Rm

Re

%R

36

Odpuszczanie

Odpuszczanie stali 
węglowych

37

Pierwiastki stopowe i 

Odpuszczanie

Odpuszczani
e stali 
stopowych

1. Opóźnienie 

spadku 
twardości

2. Nowe 

węgliki 
stopowe

3. Umocnieni

e 
Dyspersyjn
e

38

Zmiany Strukturalne podczas 

Odpuszczania

• Stdium I (do 250

o

C)

– Zarodkowanie weglików przejściowych (lubczęściowa 

utrata tetragonalności martenzytu

• Stadium II (200 - 300

o

C)

– Rozkład austenitu szczątkowego na ferryt i cementyt

• Stadium III (250 - 350

o

C)

– Zamiana weglików przejściowych przez cementyt; całkowita 

utrata tetragonalności martenzytu

• Stadium IV (powyżej 350

o

C)

– Rozrost i sferoidyzacja cementytu; rekrystalizacja osnowy 

ferrytycznej

• Stadium V – tylko w stalach stopowych (powyżej 

450

o

C)

– Zamiana cementytu przez wegliki stopowe, twardość wtórna

39

Martempering

40

Austempering

41

Review of Phase Transformation in 

Steel

42

Summary of Microstructures

43

Case Study - High Speed Steels

Chemical 
Composition

C 

0.7 - 

1.6%
W

0 - 20%

Mo

0 - 10%

Cr

4 - 5%

V

1 - 5%

Co

0 - 15%

Requirements:

• Great hardness
• Resistance to softening at 

high temperature (red 
hardness)

• Impact toughness
• Wear resistance

44

Case Study - High Speed Steels

Carbide formers:

V

MC

W

M

6

C, MC, M

2

C

Mo

M

6

C, MC

Cr

M

32

C

6

,

45

Heat Treatment of steel

• Annealing
• Normalizing
• Hardening
• Tempering
• Other, e.g. recrystallization annealing

In all of these processes the steel is heated fairly 
slowly to some predetermined temperature, and 
then cooled.
It is the 

rate of cooling

 which determines the 

resultant microstructure and, hence, the 

mechanical properties

46

Heat Treatment of steel

• If the material must be hard and strong, the steel 

is quenched. However, this material is also brittle

• If great ductility is required, the material is 

cooled slowly. Then, the steel will be very 
machnableand formable. However, it will not 
hace good strength or hardness

• If both strength and ductility are required, 

alloying elements can be added. This will 
increase the cost of the material

47

Annealing

Spheroidization Annealing
- to improve machinability or cold-working

- usually sub-critical operation 

(no change phase is 

involved)

- pearlite undergoes a physical change in pattern

48

Annealing

Microstructures

49

Annealing

Recrystalization Annealing - 

was addressed 

during Lab

- also sub-critical operation 

(no change phase is 

involved)

- softening in order to apply further cold work

50

Normalizing

Normalizing

 - heat treatment that involves slow 

cooling

Steel is heated above the upper transformation 
temeperature and then cooled in still air at room 
temperature

51

Własności Mechaniczne

•  Więcej % C:  Rm i Re wzrastają , %A maleje.

•  Wpływ % C

C

o 

< 0.76 % C

Pod

eutekt.

Perlit 

ferryt (miękki)

C

o

 > 0.76 % C

Nad

eutekt.

Perlit

Cementyt

(twardy)

300

500

700

900

1100

Re(MPa)

Rm(MPa)

% C

0

0.5

1

hardness

0

.7

6

Pod-

Nad-

% C

0

0.5

1

0

50

100

%A

U

d

a

rn

o

ść

 (

Iz

o

d

, 

ft

-l

b

)

0

40

80

0

.7

6

Pod

Nad-

52

Układ Fe-C: Własności 

Mechaniczne 

•  Perlit drobny vs. Perlit gruby vs. sferoidyt

•  Twardość:

•  % R

pow

:

drobny > gruby > sferoidyt
drobny < gruby < sferoidyt

80

160

240

320

%C

0

0.5

1

HB

perlit 

drobny

perlit  

gruby

sferoidyt

Podeut.

Nadeut.

0

30

60

90

%C

 (

%

 R

p

o

w

.)

perlit 

drobny

perlit  

gruby

sferoidyt

Podeut.

Nadeut.

0

0.5

1

53

Własności Mechaniczne (cd)

•  Perlit drobny vs. Martenzyt:

•  Twardość:  drobny perlit << martenzyt

0

200

% C

0

0.5

1

400

600

HB

martenzyt

drobny perlit

Podeut.

Nadeut.

54

Podsumowanie: Opcje Procesów

Austenit ()

Bainit

( + Fe

3

C płytki/igły)

Perlit

( + płytki Fe

3

C +  

fazy przedeutektoid.

Martenzyt

(faza TPC 

przemiana 

atermiczna

Martenzyt 

Odpuszczony 

 ( + b. drobne 

Cząstki Fe

3

C)

wolne 

chłodzenie

średnie  

chłodzenie

szybkie 

chłodzenie

ogrzanie

W

y

tr

zy

m

a

ło

ść

C

ią

g

liw

o

ść

martenzyt 

bainit 

drobny perlit 

gruby perlit 

sferoidit

Ogólny Trend

55

Iron-Carbon Diagram 

Microstructures

Ferrite

Ferrite + 

Pearlite

56

Iron-Carbon Diagram 

Microstructures

Ferrite + 

Pearlite

Widmanstatten 
Structure

57

Iron-Carbon Diagram 

Microstructures

Ferrite + 

Pearlite

Transmission 
Electron 
Microscope

LM

58

Iron-Carbon Diagram 

Microstructures

Pearlite + Secondary Cementite

59

Microstructures Produced on 

Cooling

Martensite

Martensite + 
Retained 
Austenite (white)

60

Microstructures Produced on 

Cooling

Upper Bainite

Lower Bainite

61

Microstructures Produced on 

Cooling

Fine Pearlite (dark)

62

Tempering Microstructures

Tempered martensite

LM

TEM

63

Tempering Microstructures

Spheroidization of cementite

TEM

LM

64

Cast Irons

Cast Iron

 - The Fe-C alloy with more than 

2% C

Types of Cast Iron:

Gray

 (most common)

White

 (most brittle)

Malleable

 (higher quality)

Ductile

 or 

Nodular

 (higher quality)

65

Gray Cast Iron

66

Gray Cast Iron

67

Gray Cast Iron

68

White Cast Iron

69

Ledeburite

70

Malleable Cast Iron

71

Ductile (Nodular) Cast Iron

72

Thermomechanical treatment of 

steels

Simultaneous application of heat and a 
deformation process

Goal:

 Refinement of microstructure

HSLA

 Steels - 

H

igh 

S

trength 

L

ow 

A

lloy Steels

Micro-alloyed steels

Composition:

max. 0,2% C
1.5% Mn
Nb, Ti, V, Al < 0.15%

73

Controlled Rolling

74

Stale dwufazowe (DP)

75

Dual Phase Steels

76

Strengthening Mechanisms

• Solid solution

– by interstitial atoms
– by substitutional atoms

• Work hardening
• Refinement of grain size
• Dispersion strengthening 

(particles, 

precipitates)

77

Strengthening of iron

• The interstitial atoms and 

dislocations have strain fields 

around them - the strain 

fields have opposite signs

• This leads to the formation of 

interstitial concentrations or 

atmospheres in the vicinity of 

dislocations

Role of the interstitial solutes carbon 
and nitrogen

78

Strengthening of iron

• The strengthening achieved 

by substitutional solute 
atoms is, in general, greater 
the larger the difference in 
atomic size of the solute 
from that of iron

• the contribution to strength 

from solid solution effects is 
superimposed on hardening 
from other sources, e.g. 
grain size and dispersions

Substitutional solid solution 

strengthening of iron

79

Strengthening of iron

• Hall–Petch relationship 

between the yield stress σ

y

 

and the grain diameter d

• In practical terms, the finer 

the grain size, the higher the 
resulting yield stress

• The only strengthening 

mechanism which reduces 
ductile-to-brittle 
transition temperature

Grain size

2

/

1

d

k

y

o

y









80

Strengthening of iron

• Steel is usually strengthened, often to a considerable degree, 

by 

controlling the dispersions

 of the other phases in the 

microstructure.

• The commonest other phases are 

carbides

 formed as a result of 

the low solubility of carbon in α-iron

• Fe

3

C (cementite) can occur in a wide range of structures from 

coarse lamellar

 form (pearlite), to 

fine rod

 or 

spheroidal

 

precipitates (tempered steels)

• In alloy steels, iron carbide is replaced by 

other carbides

 which 

are thermodynamically more stable

• Other dispersed phases which are encountered include 

nitrides

, 

intermetallic compounds

, and, in cast irons, 

graphite

.

Dispersion strengthening

81

Strengthening of iron

Work hardening is an important strengthening process 
in steel, particularly in obtaining high strength levels 
in rod and wire, both in plain carbon and alloy steels. 
For example, the tensile strength of an 0.05% C steel 
subjected to 95% reduction in area by wire drawing, is 
raised by no less than 550 MN m

–2

, while higher 

carbon steels are strengthened by up to twice this 
amount. Indeed, without the addition of special 
alloying elements, plain carbon steels can be raised to 
strength levels above 1500 MN m

–2

 simply by the 

phenomenon of work hardening

Work hardening