析出硬化
金属材料の塑性変形は結晶中の転位の運動で起きるので、何らかの方法で転位の運動を妨げることが、金属材料の現実的な高強度化の方法となる。析出硬化による高強度化のメカニズムもその点で同じである。
析出硬化の基本的なメカニズムは、転位線が析出粒子内部を通過する(できる)場合と通過しない(できない)場合の2つに分けれられる。析出粒子の強度が低い場合、転位線は析出粒子内部を通過することができる。しかし、通過の際に、析出粒子自体および析出粒子が周りに生み出している応力場から抵抗を受ける。この抵抗が強度の向上を生み出す。このメカニズムを「粒子切断機構」や単に「切断」という。転位線が析出粒子を粒子切断機構で通過できるのは、GPゾーンのように析出粒子が母相と整合的である場合に限られる。
粒子切断機構で転位線が析出粒子を通過するときの抵抗せん断応力を見積もると、通過に必要なせん断応力 τ は、
τ = μ ε 3 / 2 f r b {\displaystyle \tau =\mu \epsilon ^{3/2}{\sqrt {\frac {fr}{b}}}}
となる。ここで、μ は剛性率、ε はミスフィットひずみの絶対値、f は単位体積当たりの析出粒子体積(体積率)、r は析出粒子の半径、b はバーガースベクトルの絶対値である。