材料對熱處理變形的影響，包括鋼的化學成分及原始組織兩方面的影響。從材料本身來看，主要通過成分對淬透性、Ms點等的影響而影響熱處理變形。

碳素工具鋼在正常淬火溫度進行水-油雙液淬火時，在Ms點以上產生很大的熱應力；當冷到Ms點以下時，奧氏體向馬氏體轉變，產生組織應力，但由于碳素工具鋼淬透性差，所以組織應力的數值不大。加上其Ms點不高，在發生馬氏體組織轉變時，鋼的塑性已經很差，不易發生塑性變形，因此，就保留了熱應力作用所造成的變形特征，模具型腔趨向收縮。但若淬火溫度提高（>850℃），也可能因組織應力起主導作用，而使型腔趨向于脹大。

在用9Mn2V，9SiCr，CrWMn，GCr15鋼等低合金工具鋼制作模具時，其淬火變形規律與碳素工具鋼相似，但變形量要比碳素工具鋼要小。

對于一些高合金鋼，如Cr12MoV鋼等，由于其碳及合金元素含量較高，Ms點較低，因而淬火后有較多的殘余奧氏體，它對由于馬氏體而致的體積膨脹有抵消作用，因此，淬火后的變形就相當小，一般用空冷、風冷、硝鹽浴淬火時，模具型腔趨于微量脹大；若淬火溫度過高，則殘余奧氏體量增加，型腔也可能縮小。

若用碳素結構鋼（如45鋼）或某些合金結構鋼（如40Cr）制作模具，則因其Ms點較高，當表面開始馬氏體轉變時，心部溫度尚較高，屈服強度較低，有一定的塑性，表面對心部的瞬時拉伸組織應力，易于超過心部的屈服強度而使型腔趨向脹大。

鋼的原始組織對淬火變形也有一定的影響。這里所指的“鋼的原始組織”，包括鋼中夾雜物的級別、帶狀組織級別、成份的偏析程度、游離碳化物分布的方向性等，以及由于不同的預先熱處理而得到的不同組織（如珠光體、回火索氏體、回火屈氏體等）。對模具鋼來說，主要考慮的是碳化物偏析、碳化物的形狀和分布形態。

高碳高合金鋼（如Cr12型鋼）中碳化物偏析對淬火變形的影響特別明顯。由于碳化物偏析造成鋼加熱至奧氏體狀態后的成分不均勻性，因而，不同區域的Ms點就會有高有低。在同樣冷卻條件下，奧氏體向馬氏體轉變就有先有后，轉變后的馬氏體就因含碳量不同而比容有大有小，甚至有一些低碳、低合金區域可能根本得不到馬氏體（而得到貝氏體、屈氏體等），所有這些都會造成零件淬火后的不均勻變形。

不同的碳化物分布形態（呈顆粒狀或纖維狀分布），對基體脹縮的影響也不同，因而也會影響熱處理后的變形，一般是順著碳化物纖維方向型腔脹大，且較顯著；而垂直于纖維方向則縮小，但不顯著，有些廠為此特作了規定，型腔所在面應與碳化物纖維方向垂直，以減小型腔的變形，當碳化物呈顆粒狀均勻分布時，則型腔表現為均勻的脹縮。

此外，最終熱處理之前的組織狀態對變形也有一定的影響，例如，原始組織為球狀珠光體的就比片狀珠光體的在淬火后變形傾向要小。所以，變形要求嚴格的模具，常在粗加工后先進行一次調質處理，然后再進行精加工及最終熱處理。