轧件在反弯阶段产生的弹塑性弯曲变形，将呈现三种状态。当外力矩作用于轧件使其反向弯曲时，轧件首先产生弹性变形。当外力矩增大到一定数值时轧件表层纤维开始达到塑性变形，此时为弹性弯曲极限状态。外力矩继续增加，塑性变形由表层向中性层扩展，外力矩越大，塑性变形区由表层向中性层扩展的深度也越大。此时为弹塑性弯曲状态。整个轧件断面都达到塑性变形时，为弹塑性弯曲极限状态，也称为纯塑性弯曲状态。
根据静力矩平衡条件，可以得出中性层对称的理想弹塑性材料在反弯阶段外力矩的计算公式。通常，外力矩介于两个极限值之间。其值与轧件材料的机械性能、弯曲变形程度以及轧件断面形状和尺寸等因素有关。
外力矩与弯曲变形总曲率的关系称为力矩方程，轧件断面形状不同，其力矩方程也不同。
轧件在加热、轧制、精整、运输及各种加工过程中，由于外力作用，温度变化及内力消长等因素的影响，往往产生不同程度的弯曲、瓢曲、浪形、镰弯或歪扭等塑性变形或内部残余应力。为了消除这些形状缺陷和残余应力获得平直的成品钢材，轧件需要在矫直机上进行矫直。因此矫直机是轧制车间必不可少的重要设备，而且广泛用于以轧材作坯料的各种车间，如汽车、船舶制造厂等。
由于轧材品种规格的多样化和对其形状精度要求的不同，所需要的矫直方式和矫直设备也各不相同。按用途和工作原理，矫直机可以分为以下几种基本形式。
将轧件的弯曲部位支承在工作台的两个支点之间，用压头对准最弯部位进行反向压弯。压头撤回后工件的弯曲部位变直。这种矫直机用来矫直大型钢梁、钢轨、型材、棒料和管材。
这种矫直机克服了压力矫直机断续工作的缺点，从入口到出口交错布置若干个互相平行的矫直辊，按递减压弯规律对轧件进行多次反复压弯以达到矫直目的，能获得很高的矫直质量。这种矫直机广泛应用于板材和型材的矫直。
这种矫直机采用具有类似双曲线形状的工作辊互相交叉排列，圆材在矫直时边旋转边前进，从而获得对轴线对称的形状。主要用于矫直棒料和管材。