Пластическая деформация приводит к значительному изменению механических, физических и химических свойств металла. В деформируемом металле с увеличением степени деформации увеличиваются все показатели сопротивления деформированию: пределы упругости, пропорциональности, текучести и прочности. Увеличивается также твердость металла. Одновременно с этим наблюдается уменьшение показателей пластичности (относительное удлинение, относительное сужение, ударная вязкость); увеличивается электрическое сопротивление, уменьшаются сопротивление коррозии, теплопроводность, изменяются магнитные свойства ферро магнитных металлов и т. п. Совокупность явлений, связанных с изменением механических и физико-химических свойств металлов в процессе пластической деформации, называется упрочнением (наклепом). До настоящего времени физическая природа упрочнения полностью не выяснена. Изменение механических свойств металлов и, в частности, увеличение их прочностных характеристик, как указано ранее, в значительной степени объясняется возрастающим по мере деформирования сопротивлением смещению дислокаций. Одними из основных участков повышенного сопротивления смещению дислокаций являются участки пересечения плоскостей скольжения, на которых взаимодействие силовых полей дислокаций, перемещающихся по пересекающимся плоскостям, приводит к их «застреванию» и к последующему скоплению около них дислокаций одинакового знака. Наглядным подтверждением сказанного является то, что монокристаллы с гексагональной кристаллической решеткой (одна плоскость скольжения) упрочняются значительно менее интенсивно, чем монокристаллы с кубической кристаллической решеткой, имеющие несколько плоскостей скольжения. В то же время можно полагать, что границы зерен в поликристалле являются значительными препятствиями для выхода дислокаций и способствуют скоплению около них дислокаций одного знака, а следовательно, и более интенсивному упрочнению. Последнее подтверждается тем, что для металлов с гексагональной решеткой кривые напряжение — деформация для поли кристаллического металла и монокристалла резко различаются (рис. 1.24).
В то же время для металлов с кубической решеткой такой разницы не наблюдается, очевидно, вследствие того, что и монокристалл имеет значительное количество возможных плоскостей скольжения, а следовательно, и препятствий для прохождения дислокаций. Однако можно полагать, что упрочнение является следствием не только увеличения сопротивления смещению дислокаций по мере деформирования. Влияют на изменение механических свойств при упрочнении и блокообразование, и искривление плоскостей скольжения, и появление «обломков» кристаллов в пачках скольжения (резкий поворот отдельных ячеек блоков мозаики). Кроме того, рядом исследований показано, что на изменение прочностных свойств в процессе деформирования сплавов, имеющих метастабильные структуры некоторых составляющих, оказывает влияние изменение структурного состояния этих фаз. По представлениям С. Т. Кишкина [35], в процессе пластической деформации стали по плоскостям скольжения выделяются субмикроскопические частицы (карбиды), блокирующие сдвиги и способствующие упрочнению металла.
С. Т. Конобеевский иМ. А. Захарова рентгенографическим методом обнаружили, что в процессе деформации твердого раствора меди в алюминии происходит распад этого раствора с выделением дисперсных частиц по плоскостям скольжения. С. С. Носырева и М. В. Буракова наблюдали превращение переохлажденного аустенита в мартенсит по плоскостям скольжения в процессе пластической деформации.
Выделение субмикроскопических частиц по плоскостям скольжения, очевидно, является следствием значительного увеличения температуры по этим плоскостям и в малых объемах, прилегающих к ним.
Повышение температуры является дополнительным источником энергии, необходимой для протекания диффузионных процессов и, в частности, для коагуляции и выпадения карбидов на плоскостях скольжения.
Изменениями в строении металла и взаимном расположении атомов решетки объясняют и другие изменения свойств металлов в результате пластической деформации.