Khi kéo từ từ theo chiều trục một mẫu kim loại tròn, dài ta được biểu đồ kéo [hay còn gọi là biểu đồ tải trọng (hay ứng suất ) - biến dạng] với dạng điển hình được trình bày ở hình 2.1. Biểu đồ này cho ta một khái niệm chung về các loại biến dạng và phá hủy.
- Khi tải trọng đặt vào nhỏ, F < Fđh, độ biến dạng (ở đây biểu thị bằng độ giãn dài l) tỷ lệ bậc nhất với tải trọng, khi bỏ tải trọng biến dạng mất đi. Biến dạng như vậy được gọi là biến dạng đàn hồi. Ví dụ, dưới tải trọng F1 mẫu bị dài thêm đoạn O1, nhưng khi nhấc (bỏ) tải trọng đi mẫu lại trở lại kích thước ban đầu.
Hình 2.1. Sơ đồ biểu đồ tải trọng - biến dạng điển hình của kim loại.
- Khi tải trọng đặt vào lớn, F > Fđh, độ biến dạng tăng nhanh theo tải trọng, khi bỏ tải trọng biến dạng không bị mất đi mà vẫn còn lại một phần. Biến dạng này được gọi là biến dạng dẻo. Ví dụ, khi đặt tải trọng Fa mẫu bị kéo dài theo đường Oea tức bị dài thêm đoạn Oa'', nhưng khi bỏ tải trọng mẫu bị co lại theo đường song song với đoạn thẳng Oe nên cuối cùng vẫn còn bị dài thêm một đoạn Oa', phần này chính là phần biến dạng dẻo hay dư, còn lại sau quá trình; còn a'a'' là phần biến dạng đàn hồi bị mất đi sau quá trình.
Nhờ biến dạng dẻo ta có thể thay đổi hình dạng, kích thước kim loại tạo nên nhiều chủng loại phong phú đáp ứng tốt yêu cầu sử dụng.
- Nếu tiếp tục tăng tải trọng đến giá trị cao nhất Fb, lúc đó trong kim loại xảy ra biến dạng cục bộ (hình thành cổ thắt), tải trọng tác dụng giảm đi mà biến dạng vẫn tăng (cổ thắt hẹp lại) dẫn đến đứt và phá hủy ở điểm c.
Sự biến đổi về mạng tinh thể ở ba trạng thái trên trình bày ở hình 2.2.
Hình 2.2. Sơ đồ biến đổi mạng tinh thể khi lần lượt tăng tải trọng:
ban đầu (a), biến dạng đàn hồi (b), biến dạng dẻo (c), phá hủy (d).
Khi biến dạng đàn hồi các nguyên tử chỉ dịch chuyển đi khoảng cách nhỏ (không quá một thông số mạng), thông số mạng tăng từa lên a+ a, tức chưa sang vị trí cân bằng mới nên khi bỏ tải trọng lại trở về vị trí cân bằng cũ.
Biến dạng đàn hồi xảy ra do cả ứng suất tiếp lẫn ứng suất pháp. Khi biến dạng dẻo các nguyên tử dịch chuyển đi khoảng cách lớn hơn (quá một thông số mạng) nên khi bỏ tải trọng nó trở về vị trí cân bằng mới. Cần nhớ là biến dạng dẻo chỉ xảy ra do ứng suất tiếp. Khi biến dạng đàn hồi và dẻo lực liên kết giữa các nguyên tử vẫn được bảo tồn, còn khi phá hủy các liên kết bị hủy hoại dẫn đến đứt rời.
Biến dạng dẻo thường xảy ra bằng cách trượt (đôi khi xảy ra bằng song tinh), ở đây chỉ giới hạn khảo sát biến dạng dẻo dưới hình thức này.
Để khảo sát biến dạng dẻo chúng ta sẽ bắt đầu từ dạng đơn giản nhất (tuy hầu như không gặp trong thực tế) là trượt của đơn tinh thể rồi mở rộng ra cho dạng thực tế nhưng phức tạp hơn là cho đa tinh thể .
