Выше определённых нагрузок деформация становится необратимой: после снятия нагрузки устраняется только упругая составляющая деформации. Сохраняющуюся часть деформации называют пластической, или остаточной. Пластическая деформация осуществляется скольжением и двойникованием. Скольжение – смещение одной части кристалла относительно другой. Двойникование – переориентировка части кристалла в положение, симметричное по отношению к другой части кристалла относительно плоскости, называемой плоскостью двойникования. Как скольжение, так и двойникование сопровождается прохождением дислокаций сквозь кристалл.

Пластическая деформация приводит к упрочнению металла, получившему название наклёпа, или нагартовки. При этом пластические свойства металла понижаются. Скольжение происходит по плоскостям и направлениям с наиболее плотной упаковкой атомов, что связано с тем, что расстояние между соседними атомными плоскостями наибольшее,
а связь между ними, следовательно, наименьшая. Более высокой пластичностью обладают металлы, в которых больше возможных плоскостей и направлений скольжения. Поэтому металлы с кубической структурой легче поддаются различным способам деформации – прокатке, штамповке и т. п. – по сравнению с металлами, имеющими гексагональную структуру. При высоких степенях деформации плотность дислокаций достигает 10¹¹–10¹² см^-2, т. е. возрастает на 4–6 порядков по сравнению с исходным состоянием.

При пластической деформации каждое зерно металла претерпевает структурные изменения. Если до деформации зёрна имели округлую форму, то в результате деформации они вытягиваются в направлении действующих сил. При этом происходит дробление зёрен.

При большой деформации формируется преимущественная кристаллографическая ориентировка зёрен. Такая закономерная ориентировка кристаллитов относительно внешних деформирующих сил получила название текстуры деформации (Текстура деформации – преимущественная кристаллографическая ориентировка зёрен. – Прим. авт.). Образование текстуры сопровождается анизотропией свойств.

При приложении к изделию достаточно высоких напряжений оно разрушается. Разрушение начинается с зарождения микротрещины, обусловленного чаще всего скоплением движущихся дислокаций, её роста до критического размера и самопроизвольным распространением трещины через всё сечение изделия. Выше уже упоминалось два вида разрушения: вязкое и хрупкое. Для хрупкого разрушения характерна незначительная пластическая деформация и высокая скорость распространения трещины, близкая к скорости звука. Такое разрушение называют «катастрофическим», или «внезапным».

Для вязкого разрушения характерна значительная пластическая деформация и малая скорость распространения трещины. Трещина может распространяться по телу зерна (транскристаллитное разрушение) и по его границам (интеркристаллитное разрушение). Транскристаллитное разрушение наблюдается как в случае вязкого, так и хрупкого разрушения. Интеркристаллитное разрушение всегда является хрупким и обусловлено обычно выделением хрупкой фазы по границам зёрен. О характере разрушения можно визуально судить по внешнему виду излома. Если излом волокнистый (матовый) – разрушение вязкое; если кристаллический (блестящий) – разрушение хрупкое. Вязкое разрушение имеет «чашечное» строение поверхности излома, хрупкое – «ручьистое».