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人孔在熱處理過程總要產生程度不同的熱應力，當瞬時熱應力小于鋼的屈服強度時，僅引起彈性變形，應力消除后，變形也將隨之消失。當瞬時熱應力超過鋼的屈服強度而小于強阻火盤度極限時，會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生改變。當熱應力超過鋼的強度極限時，則不僅會產生變形，而且要引起工件的開裂。
為了了解和控制熱應力引起的變形，研究和概括熱應力變形的基本規律是很必要的。熱應力變形的實質，是人孔內外熱脹冷縮的不同時性而引起的體積重新分布，它的變化應該遵守熱力學第二定律的原理。加熱好的工件進行冷卻時，熱量從心部向表面傳導和散逸，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）。
當這些等溫層趨向于球形時，相同面積的等溫層內所能包容的體積為大，或包容相同體積時所需的等溫層面積為小。也就是說，當等溫層趨于球形時，其能量降低，應力減小，狀態也Z為穩定。因此，根據熱力學原理，熱應力引起變形的基本規律，是力圖減小工件中等溫層的表面積，使等溫層趨于球形，或者說使工件中等溫層包容部分的長向尺寸縮小，短向尺寸增大。
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