由于零件在淬火过程中，表面和心部的冷却速度不一样，因此形成马氏体的先后也不一样。
当零件表面先形成马氏体时，便给尚处于奥氏体状态的心部以拉力，这时，由于奥氏体的塑性很好，此应力可以通过奥氏体的塑性变形而被松驰。
但是，当这部分奥氏体冷却下来向马氏体转变时，由于先期形成的马氏体硬度高，脆性大，塑性极小，故后形成的马氏体部分对它产生的拉应力迅速增大。
一旦超过材料的强度极限，就会引起开裂。另外，即使这种拉应力没有超过材料的强度极限，但由于材料内部的缺陷而造成强度降低，也会引起开裂。
这就是引起淬火开裂的物理机理，在实际生产过程中，又具体以7种形式表现出来。
1、原材料已有缺陷而导致的淬裂
如果原材料表面和内部有裂纹，在热处理之前未发现，有可能形成淬火裂纹。在金相显微镜下观察，该裂纹两侧有脱碳层，且脱碳层中铁素体的晶粒粗大。
2、夹杂物导致的淬裂
如果零件内夹杂物严重，容易造成应力集中，淬火时将有可能产生裂纹。
3、因原始组织不良而导致的淬裂
（1）若钢的显微组织具有严重的带状偏析或化学成分严重偏析，在淬火时会引起极大的组织转变应力。再者，碳化物聚集处易发生过烧现象，因而使零件容易发生开裂。
（2）如果钢在淬火前残余内应力较大，在淬火时容易造成开裂，出现该情况的零件，往往存在晶粒粗大，有魏氏组织等现象。
（3）零件经一次淬火后若需返修，在第二次淬火前又未经消除组织应力，则有可能在第二次淬火中产生裂纹，其裂纹往往沿着第一次的淬硬层分布。
4、淬火温度不当而造成的两种淬裂
（1）仪表的指示温度低于炉子实际温度，使实际淬火温度偏高，造成过热淬火，导致零件发生开裂。
凡过热淬火开裂的显微组织，均存在着晶粒粗大和粗大马氏体，产生的裂纹主要以沿晶的形式存在。
（2）钢件实际含碳量高于钢材牌号所规定的含量，若按原牌号作正常工艺淬火时，等于提高了钢的淬火温度，故容易造成零件过热和晶粒长大，使淬火时应力增大而可能引起淬裂。
5、淬火时冷却不当而造成的淬裂
淬火时由于冷却不当，也会使零件发生淬裂事故。例如45号钢在淬火时有形成淬火裂纹的倾向。尤其当碳含量处于上限以及零件直径在7～8mm时易发生开裂.
故淬火时选择合适的冷却介质极其重要。另外，一些零件的结构较复杂，截面尺寸变化又较大，如果冷却剂选择不当，壁薄部位容易造成应力集中而导致淬裂。
6、机械加工缺陷导致的淬裂
由于机械加工不良，在零件表面留下了深而粗的刀痕，在淬火冷却时，造成该处应力集中而导致裂纹。
7、零件外形对淬火裂纹的影响
零件几何形状不合理或截面过渡区厚薄相差较大，在淬火时均易因应力集中而产生裂纹，另外，若零件的锻造流线分布不良，亦可能在淬火时造成淬裂缺陷。
