金属中位错密度高，则位错运动时易于发生相互交割，形成割阶，引起位错缠结，因此造成位错运动的障碍，给继续塑性变形造成困难，从而提高了钢的强度。
所谓位错，是晶体中的一条管状区域，在此区域内原子的排列很不规则，也就是说形成了缺陷。由于这个管道的直径很小（只有几个原子间距），可以将它看成是一条线，所以位错是一种线性缺陷。塑性变形时，位错的运动是比较复杂的，位错之间相互反应，位错受到阻碍不断塞积，材料中的溶质原子、第二相等都会阻碍位错运动，从而使材料出现加工硬化现象。
晶体中位错分布较均匀时，流变应力和位错密度间存在如下Bailey—Hirsch关系式：
τ=ταμbρ
式中 τ—没有加工时的切应力；
α—常数，其数值为1/2；
μ—剪切模量；
b—伯式矢量；
ρ—位错的平均密度；
表示位错密度引起的切（流）变应力越大，位错密度越大，金属抵抗塑性变形的能力就越大。位错强化本身对金属材料强度有很高的贡献。同时，位错的运动也是造成固溶强化、晶界强化和第二相强化及弥散强化的主要原因。
机制金属塑性变形的元过程是位错的运动，作为抗疲劳制造方法中的冷形变强化来说，其着眼点在于提高金属的塑性变形抗力。因此，从微观角度来讲，造成某种障碍用以阻碍位错运动是提高金属疲劳寿命的本质。疲劳强度的提高需要位错阻力的增加，这种阻力主要来自以下几个方面：
1、位错塞积
滑移过程中，在同一滑移面上许多同号位错在受到晶界等障碍前堆积而形成的一种位错组态，如图2—20所示。这是由于同号位错问具有斥力的性质，使滑移面上由位错源放出的许多位错圈在领先位错遇到障碍时相继受阻，以一定的次序排列起来。为了使位错向前滑动，位错源不断增殖，这样就势必增大外加切应力τ。在实际金属中有许多这样的位错塞积群，它们之间还会相互作用，这都会增加位错阻力。
单一刃型位错塞积群
2、位错割阶在位错运动过程中，经常会发生位错线的相互交割或弯折。这将会在晶体中形成对位错起锚固作用的结点或产生新的位错线段（下图中的MM'），这种由位错交割而产生新位错线段的现象称为位错割阶。这增加了位错线的长度，需要附加的能量，况且新位错线段处于新的滑移面上，要继续滑动必须增大相应的切应力。
两个刃型位错交割后形成的割阶
3、位错林金属塑性变形过程中，位错群不断增殖，它们杂乱分布，像森林一般，称为位错林。位错滑动过程中遇到位错林，产生割阶，形成位错锁，在位错林斥力作用下，使滑动位错弯曲。随着位错林的不断稠密，位错问的距离不断减小，滑动位错的曲率半径减小，相互斥力增加，因而使位错运动阻力增大。
意义位错理论的提出及证实是人们认识金属内部结构的重要进展，使人们对塑性变形的本质有了更深刻的认识。当今的高分辨率电子显微镜已经能够清晰地观察到位错和位错密度，如下图所示。
通过对位错形貌的分析来研究热变形及热处理过程中位错的运动、聚集而导致晶粒内部产生一些子结构，如小角度晶界、亚晶等，这对钢材组织性能的控制具有指导意义。
关系位错对金属材料的塑性和韧性具有双重作用。一方面，位错的合并以及在障碍处的塞积会使裂纹形核，可以使塑性和韧性降低；另一方面，由于位错在裂纹尖端塑性区内的移动可解缓尖端的应力集中，又可以使塑性、韧性提高。因此，在讨论位错强化和塑性、韧性的关系时，必须考虑这两方面的关系。
影响因素影响位错强化的主要因素有：
1、位错交滑移（或高温下攀移）的能力。其中：
（1）层错能低的金属：位错不易交滑移和攀移，滑移面上出现列阵位错和位错塞积群，加工硬化率高；
（2）层错能高的金属：螺位错难于分解，出现交滑移，滑移迅速发展，倾向于构成亚晶（胞状亚结构），使加工硬化率明显降低。透射电镜下看不到位错塞积群，多为位错缠结和胞状亚结构。
2、位错密度与塑性变形量有正比变化关系，细晶材料具有较高的加工硬化率。
3、冷变形、淬火应力或较低温度下的相变造成的应变、第二相沉淀粒子与基体间线膨胀系数的差异、伴随沉淀物的形成而引起比热容改变、在局部区域出现位错增多等都会加强位错强化。
