Перегретое масло на стенках цилиндра теряет смазочные свойства, пленка масла легко разрывается. Возникает режим полусухого трения с непосредственным контактом поршня и цилиндра. В результате происходит местное подплавление материала поршня, иногда с внедрением его в стенку цилиндра. На цилиндре и поршне образуются задиры, причем процесс носит лавинообразный характер - чем больше сила трения, тем больше температура, что приводит к еще большему увеличению силы трения и, в конце концов, заклиниванию двигателя.
После охлаждения двигателя поршни часто имеют остаточную деформацию юбки, которая в некоторых случаях превышает 0,2 - 0,3 мм. После устранения причин перегрева деформированные поршни “стучат”, особенно сильно при запуске холодного двигателя. Двигатель с такими поршнями будет иметь повышенный расход масла из-за ухудшения маслосъемного действия колец вследствие сильного “качания” поршня в цилиндре, а также, возможно, из-за повреждения поверхности зеркала цилиндра.
Перегрев сопровождается резким увеличением усилия сжатия прокладки головки блока за счет разницы температурного расширения головки и болтов. Из-за этого, с одной стороны, происходит дополнительное обжатие прокладки, а с другой - деформируются плоскости стыка. Обычно деформация плоскостей имеет место на головке, однако встречаются и случаи деформации плоскости блока, например, “провал” плоскости у перегородок между цилиндрами и “подъем” вблизи резьбовых отверстий болтов. У головки наиболее часто встречается “провал” плоскости вблизи продольной оси цилиндров. После охлаждения двигателя обычно возникает негерметичность стыка головки с блоком, либо уменьшение усилия сжатия прокладки настолько, что прокладка вскоре прогорает.
Другие последствия перегрева связаны с повреждением деталей распределительного механизма. В первую очередь это касается седел выпускных клапанов. При ухудшении охлаждения головки происходит значительный рост температуры седел, сопровождаемый возможной последующей деформацией гнезда. После охлаждения двигателя седло может потерять натяг в гнезде, что впоследствии приведет к его выпадению и разрушению многих деталей двигателя - клапана, головки блока, поршня, блока цилиндров и т.д. В дизелях, помимо ослабления посадки седла, может произойти потеря натяга крышки вихревой камеры с аналогичными для двигателя последствиями. Кроме того, длительная работа дизеля с перегревом или с неправильной подачей топлива может привести к потере усилия сжатия шайб под форсунками. В результате этого возможен перегрев шайбы, выгорание материала головки под шайбой, а также выход из строя распылителя форсунки.
В головках блока цилиндров перегрев вызывает появление трещин, обычно около седла выпускного клапана. Это связано со сравнительно низкой пластичностью материалов головок (чугуна и силумина) и их пониженной стойкостью к большим температурным перепадам.
После перегрева появившиеся остаточные деформации иногда требуют проведения серьезного ремонта деталей. Так, если есть деформация плоскости головки, то нетрудно обнаружить деформацию опор распределительного вала (если они есть в головке) или плоскостей для установки его корпуса или опор. По тяжести последствий для двигателя перегрев, таким образом, лишь незначительно уступает режиму “масляного голодания”. В ряде случаев после сильного перегрева ремонт оказывается сложнее и требует более высокой квалификации специалиста-ремонтника, чем стандартная ситуация с расплавлением вкладышей и задиром шеек коленчатого вала из-за недостаточной смазки.
