В результате закалки сильно измельчается и блочная структура кристаллов матрицы. Неодновременность мартенситного превращения в объеме закаливаемого изделия приводит к развитию больших внутренних напряжений, в результате чего детали коробятся и растрескиваются.

Разрыхление металлической матрицы в результате закалки можно контролировать измерением удельного объема. На рис. 34, а приведены кривые изменения объма кремнистых сталей, подвергавшихся закалке от различных температур. После закалки от температур ниже Ai объем стали почти не изменяется. В образцах, закаленных от 760° (что несколько выше Ai), изменение объема зависит от полноты закалки на мартенсит: чем больше образуется мартенсита, тем сильнее изменяется объем. Повышение температуры закалки выше Л сильно увеличивает удельный объем закаленной стали. После закалки от температуры 1000° и выше плотность ее несколько увеличивается, что вызвано увеличением количества остаточного аустенита. Для заэвтектоидных сталей увеличение объема в некоторой степени обусловлено также и частичной графитизацией цементита, происходящей при выдержке образцов под закалку.

Следовательно, большое увеличение объема при превращении аустенита в мартенсит обусловлено не только объемным эффектом Y-перестройки решетки, но и дефектами в виде искажений и повреждений кристаллической структуры, образующихся в результате пластической деформации.

Структурные изменения в кристаллах аустенита, мартенсита и цементита, происходящие под воздействием напряжений, которые возникают при мартенситном превращении аустенита, по своей природе, по-видимому, существенно не отличаются от изменений, наблюдающихся при деформации металлической матрицы в результате внешнего механического воздействия. Эти изменения могут быть описаны дислокационной теорией как результат движения и группировки дислокаций в кристаллах под действием напряжении, возникающих при фазовых превращениях.

При графитизирующем отжиге закаленной стали происходят процессы распада мартенсита, коалееценция, сфероидизация и графитизация цементита.