Aunque el temple es uno de los tratamientos térmicos más utilizados en la industria metalmecánica para mejorar las propiedades mecánicas de los aceros, también es responsable de la generación de tensiones residuales, distorsiones y fracturas en las piezas tratadas. Los altos gradientes de temperatura presentes durante el temple y la transformación martensítica son los principales mecanismos de fallo. El enfriamiento es la etapa crítica del temple donde intervienen varias variables que deben ser controladas para reducir estos problemas. El objetivo de esta investigación fue evaluar las principales variables en el proceso de temple en aceros SAE 4340, que promueven la distorsión, la acumulación de tensiones residuales y las fallas por fractura. Se diseñó un experimento factorial 2, se utilizaron muestras con geometría de anillo C susceptibles a cambios en las variables de temple, y las variables estudiadas fueron la agitación y la temperatura del medio de temple. Se utilizaron mediciones experimentales, herramientas estadísticas y modelado para evaluar y predecir la distorsión generada en las muestras templadas. Tales herramientas incluyen el software Minitab 21(r) y sus utilidades estadísticas. Además, se realizó un modelo de método de elementos finitos utilizando STFC Deform(r). Los resultados sugieren que existen condiciones óptimas en el proceso de temple para minimizar la distorsión y las tensiones residuales y mejorar las propiedades mecánicas de las piezas templadas; por lo tanto, los métodos utilizados en este trabajo podrían ser útiles para detectar y controlar la aparición de defectos en un entorno industrial.