塑性變形是工程材料及構件受載超過彈性變形範圍之後將發生永久的變形，即卸除載荷後將出現不可恢復的變形，或稱殘餘變形。塑性變形的實質是是一種不可自行恢復的變形。

作為一種新興的塑性變形方法，可以在變形過程中引入大的應變數（傳統的塑性變形很難實現應變數大於1的真應變），從而有效細化（亞微米或奈米量級）金屬，且獲得完整大尺寸塊體試樣，透過在變形過程中微觀組織的控制，可以同時獲得具有高強度與大塑性的塊體奈米材料。

劇烈塑性變形的方法來製備金屬奈米材料的方法很多，使用較多的是高壓扭轉法，高壓扭轉法可透過專門的高壓扭轉裝置如TRANSMST高壓扭轉系統對材料在壓力，扭轉圈數量，溫度進行調控得到所需的模組。

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塑性變形在金屬體內的分佈是不均勻的，所以外力去除後，各部分的彈性恢復也不會完全一樣，這就使金屬體內各部分之間產生相互平衡的內應力，即殘餘應力。殘餘應力降低零件的尺寸穩定性，增大應力腐蝕的傾向。

金屬經冷態塑性變形後，晶粒內部出現滑移帶或孿晶帶。各晶粒還沿變形方向伸長和扭曲。當變形量很大（如70%或更大）而且是沿著一個方向時，晶粒內原子排列的位向趨向一致，同時金屬內部存在的夾雜物也被沿變形方向拉長形成纖維組織，使金屬產生各向異性。

沿變形方向的強度、塑性和韌性都比橫向的高。當金屬在熱態下變形，由於發生了再結晶，晶粒的取向會不同程度地偏離變形方向，但夾雜物拉長形成的纖維方向不變，金屬仍有各向異性。

經過冷變形的金屬，如加熱到一定溫度並保持一定的時間，原子的啟用能增加到足夠的活動力時，便會出現新的晶核，併成長為新的晶粒，這種現象稱為再結晶。

經過再結晶處理後，冷變形引起的晶粒畸變以及由此引起的加工硬化、殘餘應力等都會完全消除。