随着塑性变形量增加，金属的流变强度也增加，这种现象称为形变强化或加工硬化。形变强化是金属强化的重要方法之一，它能为金属材料的应用提供安全保证，也是某些金属加工工艺所必须具备的条件（如拔制）。

形变强化是位错运动受到阻碍的结果。金属晶体中的位错是由相变和塑性变形引入的，位错密谋愈高，金属抵抗塑性变形的能力就愈大。金属在冷作变形时得到强化，屈服强度、硬度、矫顽力、电阻系数都随着变形度增加而提高。

多晶体金属的变形，是通过不同位向晶粒的滑移造成的，变形不可能只靠某一个滑移系的开动来实现，不存在单滑移的第一阶段。变形的第三阶段是以交滑移为主要机制的，而交滑移的难易程度与材料的层错能高低有关，高层错能的材料，易发生交滑移，所以第二阶段较短，第三阶段出现得较早，甚至没有明显的第二阶段。层错能较低的材料，层错带宽，交滑移困难，交滑移出现得较迟，就有较明显的第二阶段。硬化的三个阶段中，位错引入和位错间交互作用，在方式上可以是各不相同的，但是，随着变形增加，位错密度和缺陷在数量上总是增加的，工程上利用位错密度大小来决定金属晶体的强度。

金属所受外力超过其屈服强度时，开始塑性变形，变形过程中局部地点因位错塞积而出现裂纹核心。形核对需的应力称为形核应力，且大于屈服强度。它们之间的差值反映了形核前塑性变形和加工硬化的情况，也就是形核的难易程度。差别很大时，形核前会出现塑性变形，这对材料的塑性和韧性有一定的贡献。材料中均匀位错密度比较高时，个别位错运动所受阻力增加（位错移动的平均自由程减小，使其活动范围被限定在较小的区域内），减少了位错在滑移面上塞积的程度，就可提高形核应力。在形核前以及自形核至断裂这两个阶段中，产和一同样塑变量时，位错强化效能愈大的材料，其韧性愈好。总之，形变强化决定于位错运动受阻，因而强化效应与位错类型、数目、分布、固溶体的晶型、合金化情况、晶粒度和取向及沉淀颗粒大小、数量和分布等有关。