工件熱處理的形狀畸變有多種原因。加熱過程中殘余應力的釋放，淬火時產生的熱應力、組織應力以及工件自重都會使工件發(fā)生不均勻的塑性變形而造成形狀畸變。

工件細長，爐底不平，工件在爐中呈搭橋狀態(tài)放置時，當加熱至奧氏體化溫度下保溫過程中，常因自重產生蠕變畸變，這種畸變與熱處理應力無關。工件在熱處理前由于各種原因可能存在內應力，例如，細長零件經過校直，大進給量切削加工，以及預先熱處理操作不當等因素，都會在工件中形成殘余應力。熱處理加熱過程中，由于鋼的屈服強度隨溫度的升高而降低，當工件中某些部位的殘余應力達到其屈服強度時，就會引起工件的不均勻塑性變形而造成形狀畸變和殘余應力的松弛。

加熱時產生的熱應力，受鋼的化學成分、加熱的速度、工件的大小和開頭的影響很大。導熱性差的高合金鋼，加熱速度過快，工件尺寸大、形狀復雜、各部分厚薄不均勻，會致使工件各部分的熱膨脹程度不同而形成很大的熱應力，導致工件不均勻塑性變形，從而產生形狀畸變。

與工件加熱時的情況相比，工件冷卻時產生的熱應力和組織應力對工件的變形影響更大。熱應力引起的變形主要發(fā)生在熱應力產生的初期，這是因為冷卻初期工件內部仍處于高溫狀態(tài)，塑性好，在瞬時熱應力作用下，心部因受多向壓縮易發(fā)生屈服而產生塑性變形。冷卻后期，隨工件溫度的降低，鋼的屈服強度升高，相對來說塑性變形變得更加困難，冷卻至室溫后，冷卻初期的不均勻塑性變形得以保持下來造成工件的變形。