工件热处理的形状畸变有多种原因。加热过程中残留应力的释放、淬火时产生的热应力和组织应力，以及工件自重都会使工件发生不均匀的塑性变形而造成形状畸变。

工件细长，炉底不平，工件在炉中呈搭桥状态放置时，在加热至奥氏体化温度下保温过程中，常因自重产生蠕变畸变，这种畸变与热处理应力无关。工件在热处理前由于各种原因可能存在内应力，例如，细长零件经过校直，大进给量切削加工，以及预备热处理操作不当等因素，都会在工件中形成残留应力。热处理加热过程中，由于钢的屈服强度随温度的升高而降低，当工件中某些部位的残留应力达到其屈服强度时，就会引起工件的不均匀塑性变形而造成形状畸变和残留应力的松弛。

加热时产生的热应力，受钢的化学成分、加热的速度、工件的大小和形状的影响很大。导热性差的高合金钢，加热速度过快，工件尺寸大、形状复杂、各部分厚薄不均匀，会致使工件各部分的热膨胀程度不同而形成很大的热应力，导致工件不均匀塑性变形，从而产生形状畸变。

与工件加热时的情况相比，工件冷却时产生的热应力和组织应力对工件的变形影响更大。热应力引起的变形主要发生在热应力产生的初期，这是因为冷却初期工件内部仍处于高温状态，塑性好，在瞬时热应力作用下，心部因受多向压缩易发生屈服而产生塑性变形。冷却后期，随工件温度的降低，钢的屈服强度升高，相对来说塑性变形变得更加困难。冷却至室温后，冷却初期的不均匀塑性变形得以保持下来造成工件的变形。