當(dāng)冷卻速度愈快， 含碳量和合金成分愈高， 冷卻過程中在熱應(yīng)力作用下產(chǎn)生的不均勻塑性變形愈大， 最后形成的殘余應(yīng)力就愈大。另一方面鋼在熱處理過程中由于組織的變化即奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)， 因比容的增大會伴隨工件體積的膨脹， 工件各部位先后相變，造成體積長大不一致而產(chǎn)生組織應(yīng)力。組織應(yīng)力變化的最終結(jié)果是表層受拉應(yīng)力，心部受壓應(yīng)力， 恰好與熱應(yīng)力相反。組織應(yīng)力的大小與工件在馬氏體相變區(qū)的冷卻速度，形狀，材料的化學(xué)成分等因素有關(guān)。

    就其發(fā)展過程來說只有兩種類型， 即熱應(yīng)力和組織應(yīng)力， 作用方向相反時(shí)二者抵消， 作用方向相同時(shí)二者相互迭加。不管是相互抵消還是相互迭加， 兩個應(yīng)力應(yīng)有一個占主導(dǎo)因素， 熱應(yīng)力占主導(dǎo)地位時(shí)的作用結(jié)果是工件心部受拉， 表面受壓。組織應(yīng)力占主導(dǎo)地位時(shí)的作用結(jié)果是工件心部受壓表面受拉。

    工件在加熱和冷卻過程中， 由于表層和心部的冷卻速度和時(shí)間的不一致， 形成溫差，就會導(dǎo)致體積膨脹和收縮不均而產(chǎn)生應(yīng)力， 即熱應(yīng)力熱應(yīng)力的作用下， 表層開始溫度低于心部， 收縮也大于心部而使心部受拉， 當(dāng)冷卻結(jié)束時(shí)，由于心部最后冷卻體積收縮不能自由進(jìn)行而使表層受壓心部受拉。這種現(xiàn)象受到冷卻速度， 材料成分和熱處理工藝等因素的影響。在熱應(yīng)力的作用下最終使工件表層受壓而心部受拉。

    任何工件在熱處理過程中， 有相變熱應(yīng)力和組織應(yīng)力都會發(fā)生。不過熱應(yīng)力在組織轉(zhuǎn)變以前就已經(jīng)產(chǎn)生了，而組織應(yīng)力則是在組織轉(zhuǎn)變過程中產(chǎn)生的， 整個冷卻過程中熱應(yīng)力與組織應(yīng)力綜合作用的結(jié)果， 就是工件中實(shí)際存在的應(yīng)力。這兩種應(yīng)力綜合作用的結(jié)果是十分復(fù)雜的， 受著許多因素的影響， 如成分、形狀、熱處理工藝等。