Як вже зазначалося вище, всередині кожного кристала або зерна металу атоми утворюють правильну кристалічну решітку, тому щільність розташування атомів в різних перетинах неоднакова, що призводить до анізотропії властивостей. Анізотропія - відмінність властивостей монокристала в різних кристалографічних напрямках. Так, наприклад, межа міцності монокристалу міді в різних кристалографічних напрямках змінюється від 140 до 360 МПа, а відносне подовження - від 10 до 50%. Технічні метали є полікристалічний, тобто складаються з великого числа анізотропних кристалів. У більшості випадків кристали неупорядоченно орієнтовані по відношенню один до одного, тому у всіх напрямках властивості будуть більш-менш однакові, тобто полікристалічні тіла є ізотропним. На практиці і будівельники, і машинобудівники найчастіше мають справу з напівфабрикатами, отриманими методом прокатки: фасонним (куточок, швелер, тавр, двотавр і т.д.) і сортовим (коло, квадрат, шестигранники і т.д.) прокатом. При проведенні операції прокатки зерна або кристали витягуються в бік деформації і метал набуває волокнисту будову, зване текстурою. Фактично весь будівельний прокат має односторонню спрямованість кристалів, тому дані напівфабрикати будуть володіти анізотропією властивостей. На рис. 7 показано зміна властивостей сталевого прокату в залежності від напрямку волокон.
Таким чином, при випробуванні на розтяг межа міцності металу вздовж волокон вище, і при випробуванні на зріз міцність поперек волокон значно вище, що необхідно враховувати при проектуванні металоконструкцій.
Наступний момент, який необхідно розглянути в даному розділі, це значно менша реальна міцність металів, ніж та, якою вони повинні були б мати теоретично. Так, міцність на зріз реальних металів в 100 ... 1000 разів менше теоретичної. Основний вплив на зниження механічної міцності реальних металів і сплавів надають лінійні дислокації. Дислокація - структурна недосконалість кристалічної решітки, обумовлене наявністю в ній зайвої недобудованої площині, званої екстраплоскості Q (рис. 9). На рис. 8 і рис. 9 показані фрагменти кристалічної решітки ідеального і реального кристала з дислокацією. Для зміщення однієї частини ідеального кристала щодо іншої по площині ковзання MN необхідно розірвати міжатомні зв'язку у всіх парах пов'язаних атомів відносно площини ковзання MN. Для цього потрібно дуже велика зсувна сила τ. В області дислокації (рис. 9), внаслідок спотворення періоду решітки (відстані між сусідніми атомами), існує значна напружений стан. Тому досить в площині MN докласти зусилля τ1, багато менше, ніж τ, щоб дислокація змістилася від свого становища.
Зв'язок між атомами 2-3 порушується і обривається, але при цьому встановлюється зв'язок між атомами 3-1, тобто відбувся зсув дислокації вліво на один період кристалічної решітки. При постійному додатку навантаження τ1 відбувається естафетна передача дислокації від однієї кристалографічної площини до іншої, і процес триває до тих пір, поки дислокація вийде назовні, утворюючи сходинку, рівну періоду решітки, - відбувся пластичний зсув в площині ковзання МN. З огляду на те, що в площині ковзання знаходяться десятки дислокацій, які переміщаються одночасно, величина сходинки визначається кількістю цих дислокацій. Рух дислокацій, що почалося в одному кристалі, не може переходити в сусіднє зерно або кристал, так як в ньому кристалічна решітка орієнтована по-іншому. Однак напруги від скупчення дислокацій біля кордону зерна передаються сусідньому зерну і також викликають в ньому деформацію, тобто деформація передається як естафета, а межа зерен лише кілька уповільнює її рух. Як показали дослідження, міцність металів не є лінійною функцією щільності дислокацій, а залежність між ними виражається кривою, показаної на рис. 10. Як видно з малюнка, мінімальна міцність (область 1) визначається Ркріт. наближено дорівнює 106 ... 108дісл. / см2. Така щільність зазвичай буває у відпалених металів. Підвищення міцності можна досягти двома шляхами:
- створенням металів і сплавів з бездефектной структурою;
- підвищенням щільності дислокацій, що утруднюють їх рух.
Якщо щільність дислокацій менше Ркріт. міцність різко збільшується і швидко наближається до теоретичної. В даний час вдалося отримати кристали, практично не містять дислокацій. Ці ниткоподібні кристали невеликих розмірів (довжиною до 10 мм і товщиною 2 мкм), звані вусами, мають міцність, близькою до теоретичної. Вони знайшли застосування для армування волокнистих композиційних матеріалів.
При зростанні кількості дефектів понад Ркріт. відбувається зміцнення металу внаслідок взаємодії дислокацій і гальмування їх руху. На даному напрямку основними механізмами зміцнення можуть бути: наклеп (деформаційне зміцнення), утворення твердих розчинів (про що мова піде нижче), дисперсійне зміцнення.