工件淬火時(shí)，在工件內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生不同的內(nèi)應(yīng)力，在這些內(nèi)應(yīng)力的作用下，工件可能會(huì)產(chǎn)生畸變和開(kāi)裂的現(xiàn)象。畸變包括工件形狀（如彎曲）的變化和尺寸（如直徑增大或減小）的變化。

導(dǎo)致淬火工件畸變和開(kāi)裂的原因，是工件自高溫急速冷卻引起的溫度變化和組織轉(zhuǎn)變而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，按其形成原因可分為熱應(yīng)力和組織應(yīng)力兩種。

(1)熱應(yīng)力。工件在加熱和冷卻過(guò)程中，由于各部分之間存在溫差，所造成的熱脹冷縮先后不一致而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，稱為熱應(yīng)力。零件自高溫冷卻時(shí)要收縮。淬火時(shí)，工件表面和薄處比心部和厚處冷得快，先收縮，表面對(duì)尚未冷卻的心部產(chǎn)生壓應(yīng)力，表面受心部的拉應(yīng)力。隨著溫度的降低，心部開(kāi)始收縮，對(duì)表面產(chǎn)生壓應(yīng)力，心部本身受到表面的拉應(yīng)力。這樣由于各部分的收縮先后不一，互相制約，便產(chǎn)生了熱應(yīng)力。

鋼件淬火時(shí)由于冷卻速度很快，使體積收縮十分劇烈，因而產(chǎn)生的熱應(yīng)力也很大。在單純熱應(yīng)力的作用下，會(huì)使軸類工件收縮，直徑增大；扁平工件厚度增加；使有棱角的工件的棱角會(huì)變成小圓角，見(jiàn)表3-25。

對(duì)熱應(yīng)力大小的影響因素，主要是溫度差和鋼的化學(xué)成分，其次是冷卻速度、加熱溫度、工件截面積的大小、工件的形狀、金屬性能（塑性、熱膨脹系數(shù)及熱導(dǎo)率）也有一定影響。

(2)相變應(yīng)力。由于組織轉(zhuǎn)變的不同時(shí)性和不一致性而形成的內(nèi)應(yīng)力，稱為相變應(yīng)力。在熱處理過(guò)程中，工件各部分（如表面和心部、薄處與厚處）冷卻速度不一致，因而組織轉(zhuǎn)變不可能同時(shí)進(jìn)行。由于馬氏體的比體積比奧氏體的大，當(dāng)奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體時(shí)，體積必然膨脹。淬火時(shí)，工件薄處比厚處冷卻速度快，先冷到Ms點(diǎn)以下并轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體；同樣，表面比心部冷卻速度快，先冷到Ms點(diǎn)以下并轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。馬氏體組織轉(zhuǎn)變的不同時(shí)性，使各部分的體積變化互相制約，從而產(chǎn)生相變應(yīng)力。

此外，當(dāng)工件心部的冷卻速度小于臨界冷卻速度、工件沒(méi)有淬透時(shí)，心部則形成比體積較小的珠光體類（或托氏體）組織，而表面為比體積最大的馬氏體。這種組織轉(zhuǎn)變的不一致性也會(huì)產(chǎn)生相變應(yīng)力。一般說(shuō)來(lái)，鋼的碳含量越高，淬火時(shí)產(chǎn)生的相變應(yīng)力越大，引起的畸變就越大；淬透的工件比沒(méi)淬透的畸變更大。

相變應(yīng)力既可使工件發(fā)生形狀變化，也可使工件發(fā)生尺寸的變化。在單純相變應(yīng)力的作用下，會(huì)使軸類工件長(zhǎng)度增加，直徑縮小；使有棱角的工件的棱角變得更尖銳。

工件在淬火過(guò)程中，既有熱應(yīng)力，又有相變應(yīng)力。兩種應(yīng)力的相互作用，可能抵消或部分抵消，也可能相互疊加而產(chǎn)生更大的應(yīng)力。在淬火過(guò)程中，某一瞬間兩種應(yīng)力的綜合作用大于鋼在該瞬間的屈服強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生畸變；而當(dāng)兩種應(yīng)力的綜合作用超過(guò)鋼的強(qiáng)度極限時(shí)，則引起工件開(kāi)裂。