4. Sistemi di scorrimento
Si può mostrare che l'energia libera, per unità di lunghezza di una linea di dislocazione (a vite, a spigolo o mista), è proporzionale al quadrato del suo vettore di BURGERS:
E = b Gb2
Questa energia libera è positiva. Ciò implica che la dislocazione non è un difetto termodinamicamente stabile. Le dislocazioni più stabili sono quelle caratterizzate dai valori più piccoli dei vettori di BURGERS.
Le direzioni di scorrimento (o direzioni dei vettori di BURGERS) sono le direzioni dense del reticolo, perchè esse corrispondono alle distanze interatomiche più piccole.
I piani di scorrimento sono egualmente i piani densi del reticolo, dato che da una parte questi piani contengono in generale le direzioni dense, e d'altra parte questi piani sono da un punto di vista geometrico più "lisci" e più allineati (scorrimento più facile).
Ogni combinazione piano e direzione di scorrimento definisce un sistema di scorrimento.
Un sistema di scorrimento particolare partecipa alla deformazione nel caso in cui si arrivi ad un valore critico del taglio t
c caratteristico del materiale e della temperatura.Se si considera un monocristallo (figura 9) sottoposto ad una trazione uniassiale, il taglio secondo una direzione di scorrimento su un piano di scorrimento è tale che:
Fig. 9
Il sistema di scorrimento si attiverà nel caso che:
Nel caso generale, il sistema di scorrimento attivato sarà quello per il quale il taglio applicato è superiore a t
c. Esso dipende dalla struttura cristallografica e dalla temperatura, oltre che dalla purezza (figura 9). Più un metallo è puro, più tc è piccolo e più il limite elastico è debole.Nel caso di un monocristallo, oppure di un grano, la deformazione plastica per scorrimento produce sulla superficie del metallo degli scalini visibili al microscopio ottico, sotto forma di linee parallele. Se diversi sistemi di scorrimento si attivano, appariranno diverse famiglie di linee parallele.
Nel caso di un policristallo, ogni grano avente una orientazione cristallina differente avrà un comportamento differente per la stessa sollecitazione macroscopica. Per conservare la coesione fra i grani , si può mostrare che è necessario che esistano cinque sistemi di scorrimento indipendenti. La maggior parte dei metalli possiede questi cinque sistemi con l'eccezione del sistema esagonale: per tale ragione i sistemi esagonali hanno una duttilità molto bassa.