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人孔在热处理过程总要产生程度不同的热应力，当瞬时热应力小于钢的屈服强度时，仅引起弹性变形，应力消除后，变形也将随之消失。当瞬时热应力超过钢的屈服强度而小于强阻火盘度极限时，会引起弹性变形和塑性变形。塑性变形是变形，因而使工件的形状发生改变。当热应力超过钢的强度极限时，则不仅会产生变形，而且要引起工件的开裂。
为了了解和控制热应力引起的变形，研究和概括热应力变形的基本规律是很必要的。热应力变形的实质，是人孔内外热胀冷缩的不同时性而引起的体积重新分布，它的变化应该遵守热力学第二定律的原理。加热好的工件进行冷却时，热量从心部向表面传导和散逸，在人孔中由表到里形成一系列温度从低到高的等温层（或比容由小到大的等容层）。
当这些等温层趋向于球形时，相同面积的等温层内所能包容的体积为大，或包容相同体积时所需的等温层面积为小。也就是说，当等温层趋于球形时，其能量降低，应力减小，状态也最为稳定。因此，根据热力学原理，热应力引起变形的基本规律，是力图减小工件中等温层的表面积，使等温层趋于球形，或者说使工件中等温层包容部分的长向尺寸缩小，短向尺寸增大。
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