Versetzungen sind linienförmige Gitterfehler in kristallinen Festkörpern und stellen die zentralen Träger der plastischen Verformung dar. Man unterscheidet hauptsächlich Stufenversetzungen und Schraubenversetzungen sowie gemischte Formen. Charakteristisch sind der Versetzungskern und der Burgers-Vektor, der Betrag und Richtung der permanenten Gitterverschiebung beschreibt.

Plastische Deformation erfolgt überwiegend durch Versetzungsgleiten auf bestimmten Gleitsystemen, definiert durch Gleitebene und Gleitrichtung. Die Versetzungsbeweglichkeit wird durch das Kristallgitter, Temperatur, Legierungselemente und Ausscheidungen kontrolliert. Hindernisse wie Korngrenzen, Teilchen oder andere Versetzungen führen zu komplexen Versetzungsinteraktionen (Annihilation, Verhakung, Quergleiten), die die Fließspannung bestimmen.

Die Versetzungsdichte ist eine Schlüsselfgröße zur Beschreibung des Verformungszustands und der Kaltverfestigung. Steigende Versetzungsdichte erhöht die Festigkeit, geht jedoch meist mit verminderter Duktilität einher. Die entstehende Versetzungsstruktur (Zellstrukturen, Wände, Subkorngrenzen) reflektiert die Verformungsgeschichte und kann mittels TEM, EBSD oder Röntgenbeugung charakterisiert werden.

Zur quantitativen Beschreibung von Versetzungsmechanismen werden Kontinuumsmodelle und diskrete Versetzungsdynamik-Simulationen eingesetzt. Diese erlauben es, die Evolution komplexer Versetzungsnetzwerke unter mechanischer Belastung abzubilden und so den Zusammenhang zwischen Mikrostruktur und makroskopischem Werkstoffverhalten zu verstehen.