隨著塑性變形量增加，金屬的流變強度也增加，這種現象稱為形變強化或加工硬化。形變強化是金屬強化的重要方法之一，它能為金屬材料的應用提供安全保證，也是某些金屬加工工藝所必須具備的條件（如拔制）。

形變強化是位錯運動受到阻礙的結果。金屬晶體中的位錯是由相變和塑性變形引入的，位錯密謀愈高，金屬抵抗塑性變形的能力就愈大。金屬在冷作變形時得到強化，屈服強度、硬度、矯頑力、電阻系數都隨著變形度增加而提高。

多晶體金屬的變形，是通過不同位向晶粒的滑移造成的，變形不可能只靠某一個滑移系的開動來實現，不存在單滑移的第一階段。變形的第三階段是以交滑移為主要機制的，而交滑移的難易程度與材料的層錯能高低有關，高層錯能的材料，易發生交滑移，所以第二階段較短，第三階段出現得較早，甚至沒有明顯的第二階段。層錯能較低的材料，層錯帶寬，交滑移困難，交滑移出現得較遲，就有較明顯的第二階段。硬化的三個階段中，位錯引入和位錯間交互作用，在方式上可以是各不相同的，但是，隨著變形增加，位錯密度和缺陷在數量上總是增加的，工程上利用位錯密度大小來決定金屬晶體的強度。

金屬所受外力超過其屈服強度時，開始塑性變形，變形過程中局部地點因位錯塞積而出現裂紋核心。形核對需的應力稱為形核應力，且大于屈服強度。它們之間的差值反映了形核前塑性變形和加工硬化的情況，也就是形核的難易程度。差別很大時，形核前會出現塑性變形，這對材料的塑性和韌性有一定的貢獻。材料中均勻位錯密度比較高時，個別位錯運動所受阻力增加（位錯移動的平均自由程減小，使其活動范圍被限定在較小的區域內），減少了位錯在滑移面上塞積的程度，就可提高形核應力。在形核前以及自形核至斷裂這兩個階段中，產和一同樣塑變量時，位錯強化效能愈大的材料，其韌性愈好。總之，形變強化決定于位錯運動受阻，因而強化效應與位錯類型、數目、分布、固溶體的晶型、合金化情況、晶粒度和取向及沉淀顆粒大小、數量和分布等有關。