La discrepanza tra i valori teorici così calcolabili delle forze necessarie a provocare la deformazione plastica e quelli rilevati sperimentalmente, è stata spiegata con la teoria delle dislocazioni. Le dislocazioni sono difetti della struttura del reticolo cristallino. Nel caso di una dislocazione a spigolo, lo scorrimento di una parte del reticolo rispetto all’altro avviene con tensione tangenziale minore rispetto all’assenza di difetto, a causa di un minor numero di legami interatomici da rompere. Contemporaneamente la dislocazione si muove lungo il piano di scorrimento.

Nel caso molto più comune di policristalli, la traslazione di blocchi di atomi ha luogo no contemporaneamente, ma a partire dai grani cristallini dove i piani di scorrimento hanno un orientamento favorevole rispetto alla forza applicata. Tuttavia lo scorrimento è limitato dai grani circostanti, con piani orientati sfavorevolmente, per i quali la tensione viene raggiunta con forze applicate maggiori. La conseguenza è che non tutti i grani cristallini subiscono la stessa deformazione.

A elevate temperature la deformazione plastica avviene anche per scorrimento sul bordo dei grani. Un altro aspetto importante è che un policristallo, soggetto a deformazione plastica a trazione o a compressione, manifesta una deformazione dei grani che diventano allungati, il che rende il materiale anisotropo; inoltre, le varie impurezze al bordo dei grani si allineano con la direzione della forza di trazione applicata (fibrosità).

Durante la deformazione plastica la densità delle dislocazioni aumenta di vari ordini di grandezza, generando tuttavia dei campi di tensione elastica tali da impedire ulteriori movimenti. Tali tensioni provocano anche l’incurvamento dei piani interessati allo scorrimento e degli altri adiacenti, cosicché a poco a poco tutta la massa del cristallo risulta distorta. Pertanto, con il progredire della deformazione, lo scorrimento può avvenire solo su quei piani che richiedono tensioni tangenziali maggiori. Questo è il fenomeno dell’incrudimento, responsabile dell’andamento crescente della curva tensione-allungamento in campo plastico. Un’ulteriore conseguenza è l’aumento di propagazione delle dislocazioni sono, nei policristalli, i bordi dei grani e le differenze di orientamento dei piani di scorrimento tra grano e grano.

Pertanto, le conseguenze di una lavorazione per deformazione plastica a freddo sono un aumento del carico di snervamento, della resistenza a trazione e una diminuzione della duttilità. Anche la microstruttura cambia: i grani cristallini diventano allungati nella direzione della maggior deformazione e il materiale acquista caratteristiche anisostrope   [EN]. L'incrudimento[IT] è un aspetto importante delle lavorazioni per deformazione plastica per due motivi. Primo, con lavorazioni a freddo è possibile produrre manufatti con elevata resistenza meccanica. Secondo, una grande deformazione può essere ottenuta solo con più passaggi: per evitare che l’aumento delle forze necessarie generi eccessiva pressione e usura sulle attrezzature, o portare alla rottura del materiale, risulta necessario eliminare gli effetti dell’incrudimento con idonei trattamenti termici intermedi di ricottura.