1.形狀畸變
熱處理時工件形狀的變化是由于內應力和外應力綜合作用形成的，在加熱和冷卻過程中工件的各部分溫度有差異，熱脹冷縮不均和組織轉變不同時，內部就產生了內應力。形狀復雜、截面尺寸相差大、尺寸大的工件產生的內應力更大。當內應力超過了材料的屈服強度，就要發生塑性畸變，由此引起工件形狀變化。工件的自重引起下垂并產生應力，導致形狀的翹曲、彎曲及扭曲等非正常畸變。例如，長齒輪軸的彎曲；大直徑盤形齒輪及薄壁齒圈、齒套等的翹曲或圓度畸變等。這類畸變是比較明顯的，容易通過目測來判斷。
工件產生形狀畸變的形成條件是，當工件本身受到某種應力（外加機械應力、熱應力或組織應力等）作用，其應力值超過了工件材料在該狀態下的屈服強度后產生翹曲、扭曲等形式的塑性畸變。
2.體積畸變
工件經熱處理后其金相組織發生了改變，各種組織的比體積差異引起工件呈比例的脹縮，體積變化不會影響該工件原來的形狀。例如，齒輪軸的軸向伸長、縮短等。這類畸變量一般較小，目測很難判斷。
工件的體積畸變與各相組織轉變時成分和合應力有關，而與熱處理應力作用的大小無關。體積變化的大小與下列因素和條件有關：①淬火前后組織比體積差越大，體積的畸變越大；②提高淬火溫度，奧氏體中合金元素的含量提高，使馬氏體的比體積增大，殘留奧氏體增加；③全部淬透后的工件體積畸變最大。
3.微畸變
微畸變是由于熱處理后的不穩定組織（如淬火后的馬氏體和殘留奧氏體）和不穩定的應力狀態（無論壓應力或拉應力），在常溫或零下溫度較長時間的放置或使用過程中，逐漸發生轉變并趨于穩定，由此而伴隨有畸變的出現。例如，滲碳或感應淬火后的齒輪齒形、表面形狀的變化（如公法線長度和齒厚變化），其是造成齒輪工作時產生噪聲的原因之一
