金属工件热处理变形主要的因素有很多，但主要原因有三点，即：1、固态相变；2、热应力；3、组织应力。
(1)固态相变时，各相质量体积的变化必然引起体积的变化，造成零件的胀与缩的尺寸变化；
(2)热应力，包括急热热应力和急冷热应力，当它们超过零件在该温度下所具有的屈服极限时，将使零件产生塑性变形，造成零件的形状变化，即歪扭，或称为畸变；
(3)组织应力也会引起形状的改变，即畸变。
通常淬火工件的变形总是由于以上的两种或三种因素综合作用的结果，但究竟哪一个因素对变形的影响较大，则需要具体情况作具体的分析。
总的来说，体积变化是由相变时比容的改变而引起的。马氏体的质量体积比钢的其他组成相的质量体积要大，热处理时钢由其他组成相转化为马氏体时，必然引起体积的增加。而奥氏体的质量体积要比钢的其他组织质量体积要小，在热处理时由其他组成相转变为奥氏体时，则引起体积的减小。
关于形状的变化，歪扭或称为畸变，主要是由于内应力或者外加应力作用的结果。在加热、冷却过程中，因工件各个部位的温度有差别，相变在时间上有先后，有时发生的组织转变也不一致，而造成内应力。这种内应力一旦超过了该温度下材料的屈服极限，就产生塑性变形，引起形状的改变。此外工件内的冷加工残余应力在加热过程中的松弛，以及由于加热时受到较大的外加应力也会引起形状的变化。
在热处理时可能引起体积变化和形状变化的原因见下表。表中“体积变化原因”一栏未列入钢因热胀冷缩现象而产生的体积变化，钢由淬火加热温度到零下温度进行冷处理，均随温度的变化而有相应的体积变化，因热胀冷缩而引起的体积变化不均匀乃是热应力产生的原因，而且对变形有相当的影响。