淬火鋼件的時效變形，主要是由于淬火組織趨于穩定化（即M→M回化或T回化引起體積（-），A殘→M回或B化引起體積(+))，以及應力狀態的穩定化（淬火拉應力的消除（-），壓應力的消除(+))所引起的。而鋼的淬火組織和應力狀態，又取決于淬火的冷卻速度和回火溫度。因此，淬火鋼件的時效變形傾向，主要取決于淬火時的冷卻速度和隨后的回火溫度（或鋼件在使用或放置的溫度）。油中淬火和水中淬火的冷卻速度不同，因而產生符號不同的時效變形。

膨脹是由于奧氏體的分解（或淬火壓應力的消除）引起的；收縮則是由于馬氏體的分解（或淬火拉應力的消除）所致。對于高碳鋼來說，由于馬氏體中含碳量高，因而馬氏體分解析出碳化物所引起的收縮，大于因奧氏體分解所引起的膨脹，故結果顯現出收縮。鋼件經水中淬火后，所產生的時效變形與油中淬火鋼的時效變形不同。中碳鋼與高碳鋼的時效變形均呈現出收縮傾向。因為水中淬火后，鋼中具有較少的殘余奧氏體。而油中冷卻時，則殘余奧氏體量相對的較多。殘余奧氏體少，則分解轉變而產生的膨脹量也比較小，并且小于因馬氏體分解而產生的收縮量，所以鋼件呈收縮傾向。

對0.19%的碳鋼而言，常溫放置時呈現膨脹的時效變形，其他鋼則呈現收縮的時效變形。同時，淬火溫度的高低不同，其變形量亦有很大差異。如1.06%碳鋼，770℃淬火后的常溫時效變形最小，隨淬火溫度的升高，時效變形量也增大。這一傾向，從室溫一直延續到200℃溫度，而在250℃溫度下，則其收縮的時效變形顯著減小，并隨淬火溫度的升高而越加顯著。

從室溫到250℃的加熱所呈現的時效變形，是由于馬氏體析出碳化物形成回火馬氏體引起收縮和殘余奧氏體分解轉變為回火馬氏體引起膨脹，二者綜合作用的結果。

回火后鋼件所產生的時效變形，主要取決于回火溫度。當回火溫度較低時，如在150℃的溫度下，由于殘余奧氏體尚處于較穩定狀態，因此在低溫回火后，由馬氏體中析出碳化物，故引起收縮的時效變形。如果經較高溫度回火后，則不穩定的馬氏體已在較低溫度分解成回火馬氏體或貝氏體，達到了較穩定狀態，在較高溫度下殘余奧氏體進一步發生分解，將造成體積膨脹，從而形成漲大的時效變形。回火溫度再度升高時，當殘余奧氏體分解完畢后，則可以不必考慮時效變形了。即超過300℃以上回火的普通碳鋼，不再產生時效變形。

對于具有二次硬化的合金鋼，如高碳高鉻鋼和高速鋼，在550~600℃的溫度回火時，在其回火的冷卻過程中，殘余奧氏體仍進一步分解轉變成回火馬氏體，從而引起體積的膨脹，即顯現膨脹的時效變形。但在常溫或較低溫度下，也呈現收縮的時效變形。一般認為，高速鋼的淬火組織經回火后產生的回火馬氏體，在550℃左右的溫度下處于介穩狀態，則不顯現收縮的時效變形。

對于時效硬化鋼而言，主要是借微粒質點的析出硬化，所以它的時效變形總是收縮的，而不呈現膨脹現象。

經零下冷處理的鋼件，由于殘余奧氏體轉變為馬氏體而引起膨脹現象。若繼續在常溫放置時，則引起鋼中淬火馬氏體的分解，而呈現收縮的時效變形。由于零下冷處理可促使殘余奧氏體接近全部轉變，所以處理后的鋼，在放置和使用過程中產生的時效變形總是有收縮的傾向，而不顯現膨脹。