熱處理變形有兩種類型：一是尺寸的變化，二是零件幾何形狀的變化。熱處理技術不同，零件尺寸和幾何形狀的變形及防變形方法亦不相同。
熱處理加熱奧氏體化過程中，保溫時間越長，溫度越高，則溶入奧氏體的碳越多，馬氏體轉變時產生的膨脹越大。冷卻時，馬氏體膨脹最大，上貝氏體次之，下貝氏體和屈氏體的體積變化很小。低溫回火時，馬氏體發生收縮，收縮量與過飽和的碳含量成正比。在室溫-200℃加熱時，部分殘余奧氏體會轉變成馬氏體，出現膨脹。但該膨脹因200℃附近馬氏體發生分解，因此表現上變化不大。
在常規熱處理中，零件形狀變化的主要原因是熱處理加熱和淬火時發生的熱應力和相變應力。加熱速度過快、相對于加熱爐而言零件太大、零件各部分的溫度不同，都會導致熱變形。保溫時，加工的殘余應力會發生釋放而產生變形，零件的自重也會導致變形。冷卻時，由于零件不同部位的冷卻速度不同，會形成熱應力而使零件變形。即使冷卻速度相同，冷卻總是表面快，心部慢。因此，先相變的表面使未相變的心部發生塑性變形。如果材料中存在合金成分的偏析，或者表面脫碳，則相變應力更不均勻，更易導致零件變形。另外，如果零件厚薄不均，也會造成冷卻速度不同。
在鍛件的熱處理中，減少變形的零件擺放方式，一是盡可能垂直吊掛，二是垂直放在爐底部，三是用兩點水平支撐，支點位置處于全長的三分之一與四分之一之間，四是平放于耐熱鋼工裝上。
在零件的冷卻過程中，淬火介質的種類、冷卻性能、淬硬性等與變形有關。冷卻性能的變化可通過改變介質的黏度、溫度、液面壓力、使用添加劑、攪拌等進行調節。淬火油的黏度越高，溫度越高，橢圓形變形越小。在靜止狀態下，變形較小。
以下幾種方式可有效降低變形：1.鹽浴淬火；2.高溫油淬火；3.QSQ法；4.減壓淬火；5.一槽三段淬火。鹽浴淬火和高溫油淬火相似，都是在馬氏體轉變溫度處淬火，使馬氏體相變的均勻性增加。QSQ是雙液淬火。減壓淬火是通過降低淬火介質的液面壓，從而延長蒸汽膜階段，高溫區的冷卻速度下降，使零件各部分的冷卻速度均勻。一槽三段淬火結構簡單，首先將零件從淬火溫度油冷至略高于Ms點的溫度，隨后出爐，在氣氛中保持，使零件整體溫度均勻，然后再油冷，使馬氏體相變均勻進行，變形的不規則性得到極大的改善。
