鋼結構的硬化有三種情況:冷作硬化(或應變硬化)、時效硬化和應變時效硬化。
在常溫下對鋼結構進行加工稱為冷加工。冷拉、冷彎、沖孔、機械剪切等加工使鋼結構產生很大塑性變形,產生塑性變形后的鋼結構在重新加荷時將提高屈服點,同時降低塑性和韌性的現象稱為冷作硬化。由于降低了塑性和韌性性能,普通鋼結構中不利用該現象所提高的強度,重要結構還把鋼板因剪切而硬化的邊緣部分刨去。而用作冷彎薄壁型鋼結構的冷彎~鋼,是由鋼板或鋼帶經冷軋成型,也有的是經壓力機模壓成型或在彎板機上彎曲成型的。由于冷成型操作,實際構件截面上各點的屈服強度和抗拉強度都有不同程度的提高,其性能與原鋼板已經有所不同了,故冷彎薄壁型鋼設計中允許利用因局部冷加工而提高的強度。
在高溫時榕子鐵中的少量氮和碳,隨著時間的增長逐漸由固溶體中析出,生成氮化物和碳化物,對純鐵體的塑性變形起遏制作用,從而使鋼結構的強度提高,塑性和韌性下降。這種現象稱為時效硬化,俗稱老化。產生時效硬化的過程一般較長,但在振動荷載、反復荷載及溫度變化等情況下,會加速其發展。
在鋼結構產生一定數量的塑性變形后,鐵索晶體中的固溶氮和碳將更容易析出,從而使已經冷作硬化的鋼結構又發生時效硬化現象,稱為應變時效硬化。這種硬化在高溫作用下會快速發展,人工時效就是據此提出來的,方法是:先使鋼結構產生10%左右的塑性變形,卸載后再加熱至250'(,保溫一小時后在空氣中冷卻。用人工時效后的鋼結構進行沖擊韌性試驗,可以判斷鋼結構的應變時效硬化傾向,確保結構具有足夠的抗脆性破壞能力。