Известно, что прочность кристаллических тел с увеличением концентрации дефектов (дислокаций) до какого-то предела снижается, а далее возрастает. Это явление объясняет дислокационная теория пластической деформации.

Пластическая деформация осуществляется путем перемещения дислокации. Пара движущихся дислокаций порождает сотни и сотни новых, в результате этого плотность дислокаций повышается, образуются малоподвижные пороги и барьеры при пересечении дислокаций, измельчается зерно, что и приводит к упрочнению металла (повышению предела прочности) (рис. 3.5).

Рис. 3.5. Изменение прочности в зависимости от плотности дислокации (высокопрочной стали)

Упрочнение металла под действием пластической деформации называется наклепом, деформационным упрочнением или нагартовкой.

По мере увеличения степени деформации (уменьшения поперечного сечения), например, меди и алюминия предел прочности (σ_В) растет, а относительное удлинение (ε) падает (рис. 3.6). Пластическая деформация вносит существенные изменения в строение металла. Кристаллическая структура пластически деформированного металла характеризуется не только искажением кристаллической решетки, но и определенной ориентировкой зерен – текстурой.

Рис. 3.6. Изменение механических свойств меди (а) и алюминия (б) в зависимости от степени пластической деформации

Беспорядочно ориентированные кристаллы под действием деформации поворачиваются осями наибольшей прочности вдоль направления деформации. С увеличением деформации степень текстурованности возрастает и при больших степенях деформации достигает 100 %, т.е. все зерна оказываются одинаково ориентированными.

Не следует думать, что в результате деформации зерно измельчается. В действительности оно только деформируется, сплющивается и из равноосного превращается в неравноосное (в виде лепешки, блина), сохраняя ту же площадь поперечного сечения.

Многочисленные сдвиги демонстрируют смещение одной части кристалла относительно другой, протекающие по дислокационному механизму. Они хорошо видны на полированном (до деформации) металле и часто именуются линиями Чернова-Людерса.

Таким образом, пластическая деформация вызывает изменение внутреннего строения зерна и его формы, а после определенной ее величины и уменьшение плотности из-за образования несплошностей (пор).