人孔在熱處理過(guò)程總要產(chǎn)生程度不同的熱應(yīng)力，當(dāng)瞬時(shí)熱應(yīng)力小于鋼的屈服強(qiáng)度時(shí)，僅引起彈性變形，應(yīng)力消除后，變形也將隨之消失。當(dāng)瞬時(shí)熱應(yīng)力超過(guò)鋼的屈服強(qiáng)度而小于強(qiáng)阻火盤(pán)度極限時(shí)，會(huì)引起彈性變形和塑性變形。塑性變形是變形，因而使工件的形狀發(fā)生改變。當(dāng)熱應(yīng)力超過(guò)鋼的強(qiáng)度極限時(shí)，則不僅會(huì)產(chǎn)生變形，而且要引起工件的開(kāi)裂。

為了了解和控制熱應(yīng)力引起的變形，研究和概括熱應(yīng)力變形的基本規(guī)律是很必要的。熱應(yīng)力變形的實(shí)質(zhì)，是人孔內(nèi)外熱脹冷縮的不同時(shí)性而引起的體積重新分布，它的變化應(yīng)該遵守?zé)崃W(xué)第二定律的原理。加熱好的工件進(jìn)行冷卻時(shí)，熱量從心部向表面?zhèn)鲗?dǎo)和散逸，在人孔中由表到里形成一系列溫度從低到高的等溫層（或比容由小到大的等容層）。

當(dāng)這些等溫層趨向于球形時(shí)，相同面積的等溫層內(nèi)所能包容的體積為大，或包容相同體積時(shí)所需的等溫層面積為小。也就是說(shuō)，當(dāng)?shù)葴貙于呌谇蛐螘r(shí)，其能量降低，應(yīng)力減小，狀態(tài)也最為穩(wěn)定。因此，根據(jù)熱力學(xué)原理，熱應(yīng)力引起變形的基本規(guī)律，是力圖減小工件中等溫層的表面積，使等溫層趨于球形，或者說(shuō)使工件中等溫層包容部分的長(zhǎng)向尺寸縮小，短向尺寸增大。