在常规真空热处理中，零件形状变化的主要原因是真空热处理加热和淬火时发生的热应力和相变应力。加热速度过快、相对于加热炉而言零件太大、零件各部分的温度不同，都会导致热变形，保温时，加工的残余应力会发生释放而产生变形，零件的自重也会导致变形，冷却时，由于零件不同部位的冷却速度不同，会形成热应力而使零件变形，即使冷却速度相同，冷却总是表面快，心部慢。
真空热处理加热奥氏体化过程中，保温时间越长，温度越高，则溶入奥氏体的碳越多，马氏体转变时产生的膨胀越大。冷却时，马氏体膨胀大，上贝氏体次之，下贝氏体和屈氏体的体积变化很小。低温回火时，马氏体发生收缩，收缩量与过饱和的碳含量成正比。在室温-200℃加热时，部分残余奥氏体会转变成马氏体，出现膨胀。但该膨胀因200℃附近马氏体发生分解，因此表现上变化不大。
