金屬鍛件熱塑性變形機理主要有：晶內滑移與孿生、晶界滑移和擴散性蠕變等。其中，晶內滑移是最主要和常見的，孿生多在高溫高速變形時發生，對于六方晶系金屬，這種機理也起重要作用，晶界滑移和擴散蟠變只在高溫變形時才發揮作用。隨著熱變形條件（如變形溫度、應變速率、三向壓應力狀態等）的改變，這些機理在鍛件塑性變形中所占的分請和所起的作用也會發生變化。
(1)晶內滑移
在通常條件下，鍛件熱變形的主要機理是晶內滑移。這是由于高溫時原子間 距增大，職子的熱振動及擴散速度增加，位錯的滑移、攀移、交滑移及位錯結點脫錨比低溫時來得容易，滑移系塒多，滑移的靈活性提高，改善了各晶粒之間變形的協調性，晶界對位錯運動的阻礙作用減弱。
(2)晶界滑移熱塑性變形時，由于晶界強度低于晶內，使得晶界滑動容易進行，又由于熱增加擴散作用，及時消除了晶界滑動所引起的破壞。因此，與冷變形相比，晶界滑動的變形世要大。三向壓應力的作用會通過塑性粘焊效應及時修復高溫晶界滑移所產生裂紋，產生較大的晶間變形。盡管如此，在常規的熱變形條件下，晶界滑動相對于晶內滑移變形量還是小的。只有在微細晶粒的超塑性變形條件下，晶界滑動機理才起主要作用，并且晶界滑動是在擴散蠕變調節下進行的。
(3)擴散性蠕變擴散性蠕變是在應力場作用下，由空位的定向移動所引起的。在應力場作用下，受拉應力晶界的空位濃度高于其他部位的晶界。由于各部位空位的化學勢能差，引起空位的定向移動，即空位從垂直于拉應力的晶界放出，而被平行于拉應力的晶界所吸收。按擴散途徑的不同，可分為晶內擴散和晶界擴散。晶內擴散引起晶粒在拉應力方向上的伸長變形，或在受壓方向上的縮短變形；而晶界擴散引起晶粒的“轉動”。
鍛件擴散性蠕變即使在低應力誘導下，也會隨時間的延續而不斷地發生，只不過進行的速度很緩慢。溫度越高、晶粒越細和應變速率越低，擴散蝙變所起的作用就越大。這是因為鍛件溫度越高，原子的動能和擴散能力就越大；晶粒越細，則意味著有越多的晶界和原子擴散的路程越短；而應變速率越低，表明有更充足的時間進行擴散。在回復溫度以下的塑性變形，這種變形機理所起的作用不明顯，只在很低的應變速率下才有考慮的必要，而在鍛件高溫下的塑性變形，特別是在超塑性變形和等溫鍛造中，這種擴散性蠕變則起著非常重要的作用。
