Steigerung der Festigkeit und Härte (Kalthärtung) bei der Kaltverformung, meist verbunden mit einer Abnahme der Dehnung und Kerbschlagzähigkeit. Nach Erreichen eines gewissen Verformungsgrades muss die Kaltverfestigung durch Glühbehandlung (Glühen) wieder abgebaut werden, wenn noch eine weitere Verformung vorgenommen werden soll.
Zwischenstufenvergütetes Gusseisen mit Kugelgraphit kann durch mechanische Verformung, zum Beispiel durch Druckkräfte bei Zahnrädern, Laufrollen und Schienenradkränzen, aber auch durch abrasive Verschleißbeanspruchung kaltverfestigt werden. Diese Verfestigung wird durch eine im beanspruchten Oberflächenbereich auftretende Umwandlung der an sich thermisch stabilen, jedoch mechanisch eher instabilen Austenitphase des Zwischenstufengefüges in Martensit verursacht, sodass es zu einer Härtesteigerung kommt, welche vor allem die Verschleißbeständigkeit und Standzeit der betreffenden Bauteile erhöht.
Bei Feuerfeststoffen versteht man unter Kaltverfestigung das Abbinden oder Erhärten von Massen, Mörteln oder ungebrannten Steinen durch chemisch oder hydraulisch bindende Zusätze ohne Wärmezufuhr.