La diffusion est un déplacement aléatoire d'atomes ou de lacunes dans le réseau cristallin (migration), provoqué par l'agitation thermique, dont la longueur est au moins égale à une distance interatomique. Les phénomènes de diffusion régissent la cinétique de nombreux processus métallurgiques tels que : 

 la solidification, 

 l'homogénéisation par recuit des alliages, 

 les transformations de phases (à l'exception des transformations martensitiques), 

 la précipitation, 

 la restauration, 

 la recristallisation.