在金屬以及合金中，原子是依靠熱振動(dòng)而進(jìn)行規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，從一個(gè)位置移動(dòng)到另一個(gè)位置，即完成原子的遷移過程，通常稱為金屬以及合金的擴(kuò)散。擴(kuò)散是一個(gè)重要的現(xiàn)象，例如合金的均勻化、冷變形金屬的再結(jié)晶、鋼的化學(xué)熱處理等均是受到擴(kuò)散過程的影響而完成的。

在金屬晶體中的原子永遠(yuǎn)在它的平衡位置上進(jìn)行不停的熱振動(dòng)，如果金屬中出現(xiàn)成分不均勻而有濃度梯度（或化學(xué)梯度）時(shí)，原子獲得了該位置的動(dòng)能，從而發(fā)生原子有選擇性的遷移即擴(kuò)散。金屬的擴(kuò)散機(jī)理有以下幾種觀點(diǎn)。

①交換  原子的擴(kuò)散是通過與周圍原子位置的對換而進(jìn)行的，該觀點(diǎn)未被證實(shí)。

②間隙遷移  是指原子從一個(gè)間隙位置遷移至另外一個(gè)位置，這符合間隙固溶體遷移的規(guī)律，鋼中碳的擴(kuò)散即是如此進(jìn)行的。

③空位遷移  有空位存在時(shí)原子進(jìn)行遷移，原子跳入鄰近的空位后，自身留下的空位被另一個(gè)原子占據(jù)，如此循環(huán)下去，即像空位移動(dòng)。它是金屬中常見的擴(kuò)散方式，置換固溶體的擴(kuò)散就是依靠空位的存在進(jìn)行的。

④環(huán)形換位  是指原子圍繞某一晶軸進(jìn)行環(huán)形換位，該方式同交換換位相比，雖然需克服的能量要小一些，但仍難以進(jìn)行。

固態(tài)原子的擴(kuò)散規(guī)律是從高濃度向低濃度擴(kuò)散，而擴(kuò)散的流量或速度隨著濃度的增高而增大，隨擴(kuò)散距離的加大而減小。擴(kuò)散的流動(dòng)方向與濃度梯度的方向相反，而實(shí)際金屬中的擴(kuò)散量隨著時(shí)間的變化而不同，擴(kuò)散的方向和擴(kuò)散量也不相同。在鋼的滲碳過程中，不同時(shí)間的碳濃度的變化率是有區(qū)別的。