Перечисленные виды пережога относятся к хорошо изученным и легко устанавливаемым случаям превышения предельно допустимых температур нагрева. Но имеются случаи внутреннего пережога металла, последствия которого устанавливаются в дальнейшем, когда обработка данной партии металла закончена. Внутренний пережог металла не связан с воздействием окислительных газов атмосферы печи; он приводит к нарушению сплошности металла при деформации, к образованию таких дефектов, при наличии которых не всегда возможно использование металла даже после дополнительной деформации.

Механизм внутреннего пережога иной, чем пережога поверхности. Описание первых работ, связанных с определением причин осевого пережога, приведено в статье И. Н. Голикова. Наблюдая структуру штанг, перегретых с одного конца до оплавления, можно проследить и сравнить процессы, происходящие при более высоких температурах, с процессами, приводящими к образованию нафталинистых и камневидных изломов. Пережог малой среднеуглеродистых легированных сталей начинается с образования пустот на границах и внутри зерен в местах максимального скопления неметаллических включений, которые постепенно занимают целые участки. Рыхлость металла наблюдается по всему сечению пережженной заготовки.

При пережоге высокоуглеродистых сталей (например ШХ15), а также аустенитных высокохромистых сталей с карбидами (ЭИ69, ЭИ481) на границах зерен образуется ледебуритная эвтектика. Осевая зона слитка или заготовки, имеющая выраженную дендритную ликвацию, перегревается раньше поверхности и степень ее перегрева больше.

В состоянии высокого перегрева отдельные участки металла, обогащенные большим количеством карбидной фазы, имеют пониженную температуру плавления и достигают жидкого или полужидкого состояния. Во время прокатки или ковки эти участки вследствие пониженной прочности разрушаются по отдельным волокнам или по всей осевой зоне заготовки. В первом случае в осевой зоне имеются отдельные поры, во втором случае вся осевая зона имеет повышенную растравливаемость («черновины»). Черновины могут занимать всю осевую зону или располагаться отдельными, несимметричными по отношению к оси заготовки участками.