工件在加熱和冷卻過程中，由于表層和心部的冷卻速度和時間的不一致，形成溫差，導致體積膨脹和收縮不均而產生熱應力。在熱應力的作用下，由于表層開始溫度低于心部，收縮也大于心部，而使心部受壓;當冷卻結束時，由于心部最后冷卻體積收縮不能自由進行而使表層受壓，心部受拉。即在熱應力的作用下最終使工件表層受壓而心部受拉。這種現象受到冷卻速度，材料成分和熱處理工藝等因素的影響。當冷卻速度愈快，含碳量和合金成分愈高，冷卻過程中在熱應力作用下產生的不均勻塑性變形愈大，最后形成的殘余應力就愈大。另一方面鋼在熱處理過程中由于組織的變化即奧氏體向馬氏體轉變時，因比容的增大會伴隨工件體積的膨脹。工件各部位先后相變，造成體積變化不一致而產生組織應力。組織應力變化的最終結果是表層受拉應力心部受壓應力，恰好與熱應力相反。組織應力的大小與工件在馬氏體相變區的冷卻速度，形狀，材料的化學成分等因素有關。熱應力在組織轉變以前就已經產生，而組織應力則是在組織轉變過程中產生的。在整個冷卻過程中，熱應力與組織應力綜合作用的結果，就是工件中實際存在的應力。這兩種應力綜合作用的結果是十分復雜的，受著許多因素的影響，如成分、形狀、熱處理工藝等。就其發展過程來說只有兩種類型，即熱應力和組織應力，作用相反時二者抵消，作用相同時二者相互迭加。不管是相互抵消還是相互迭加，兩個應力應有一個占主導因素，熱應力占主導地位時的作用結果是工件心部受拉，表面受壓。組織應力占主導地位時的作用結果是工件心部受壓表面受拉。在薄板淬火中，鋼板冷卻引起翹曲變形的誘導因素是不均勻冷卻，而影響冷卻均勻性的原因很多，在采用同一種冷卻方式的前提下，諸如鋼板冷卻前的板形和表面質量、冷卻區長度、上下噴孔水量比、噴孔分布間距、噴孔與板的間距等都對鋼板的變形產生不同程度的影響。