切削塑性金屬，工件已加工面表層的硬度比加工前往往有明顯提高而塑性下降，這一現象稱為加工硬化。其原因是在已加工表面的形成過程中，表層金屬經受了復雜的塑性變形。
當刀具擠壓切削層金屬時，變形的區域要擴展到切削層以下，使將成為已加工表面的一層金屬也要產生一定的塑性變形；當切削層被切離母體時，由于刀尖圓弧的存在，被切金屬的分離點F不在刃口圓弧的最低點，所以會有厚度為ΔA的一薄層金屬留下來并受到刀口的擠壓，如圖5.1.25所示；由于刀具磨損，后刀面上將出現一段長度為ΔL、后角為零度的棱面與已加工表面摩擦；彈性變形的恢復使已加工表面與后刀面的接觸長度加大，進而增加了已加工表面所受到的擠壓和摩擦。上述原因將使已加工表面的金屬層在一定范圍內產生塑性變形，因而產生加工硬化。金屬在切削過程中的塑性變形越大，加工硬化的程度越嚴重。
圖5.1.25 刃前金屬分離點及后刀面接觸情況
塑性變形以及切削力、切削溫度的作用，還會導致已加工表面層在一定深度內產生殘余應力。殘余應力是在工件內部保持平衡而殘留的內應力，是由于金屬內部變形不均勻、溫度不均勻而引起的。表面殘余應力往往是與加工硬化同時出現的。當殘余應力發生松弛或重新分布時，會使工件發生變形，影響尺寸精度和形位精度，對剛性較差的工件尤為明顯。殘余應力還可能使零件的表面產生細微裂紋，降低零件的疲勞強度。因此，在加工過程中應盡量減小殘余應力。一般說來，凡能減小塑性變形和降低切削力、切削溫度的方法都能使已加工表面的殘余應力減小。
工件已加工表面的硬化現象會增加刀具的磨損，給某些工序的加工（如刮削）帶來不便，同時可以提高零件表面的硬度、強度和耐磨性。因此，在能控制殘余應力、避免出現細微裂紋的情況下，利用加工硬化可在一定程度上改善零件的使用性能。例如，在精加工之后進行滾壓加工，不僅使零件的表面粗糙度降低許多，還可提高零件的疲勞強度和表面的耐磨性。
