当金属受到的应力超过其弹性极限后，将产生永久形变，这种变形称为塑性形变。晶体的塑性形变是通过位错的运动实现的。利用电子显微、衍射、衬射等方法，能够观察到位错在切应力的作用下产生滑移的过程，也能够看到位错线在应力作用下滑移后，滑移到晶体表面，在晶体表面形成台阶。

金属材料在塑性变形时，内部的位错密度大大增加，从而使材料出现加工硬化现象。如前所述，金属经过剧烈冷变形后，位错密度从10 ⁹ ～10 ¹⁰ /m ² 增至10 ¹⁴ ～10 ¹⁶ /m ² ，比初始的位错密度大近百万倍。随着位错密度增大，位错之间的相互作用增大，对位错运动的阻力也增大，产生了加工硬化。加工硬化现象的产生，使材料的屈服强度大大增加，但材料的抗拉强度基本不变。

位错的周围存在应力场，使得杂质原子在位错周围聚集，引起晶体性质的改变。例如，一个正刃型位错，滑移面上侧的晶格被压缩，原子受到压应力，而在滑移面下侧，晶格受到伸张，作用到原子上的是拉应力。如果在正刃型位错上侧，晶体的原子被较小的杂质原子取代，或在下侧被较大的杂质原子替代，都可以在一定程度上减弱晶体中的形变和应力，从而降低晶体的形变能。因而，较小的杂质原子将聚集到受压缩的区域，较大的杂质原子则聚集到受伸张的区域。杂质原子的偏聚对材料的电学等性质具有一定的影响。