熱處理應(yīng)力主要可以分為熱應(yīng)力和組織應(yīng)力兩種，工件的熱處理畸變是熱應(yīng)力和組織應(yīng)力綜合作用的結(jié)果。熱處理應(yīng)力在工件內(nèi)存在的狀態(tài)及其引起的作用是有所不同的。因加熱或冷卻不均勻而造成的內(nèi)應(yīng)力稱為熱應(yīng)力；因組織轉(zhuǎn)變的不等時性所造成的內(nèi)應(yīng)力稱為組織應(yīng)力。另外，因工件內(nèi)部組織轉(zhuǎn)變的不均勻而引起的內(nèi)應(yīng)力稱為附加應(yīng)力。熱處理后工件的最終應(yīng)力狀態(tài)及應(yīng)力大小取決于熱應(yīng)力、組織應(yīng)力及附加應(yīng)力之和，稱之為殘留應(yīng)力。

工件在熱處理時形成的畸變與裂紋，就是這些內(nèi)應(yīng)力綜合作用的結(jié)果。同時，在熱處理應(yīng)力的作用下，有時會使工件的某一部分處于拉應(yīng)力狀態(tài)，而另一部分處于壓應(yīng)力狀態(tài)，有時可能使工件內(nèi)部各部分的應(yīng)力狀態(tài)分布十分復(fù)雜。對此，應(yīng)根據(jù)實際情況加以分析。

1.熱應(yīng)力

熱應(yīng)力是熱處理過程中，工件的表面與中心或薄的部位和厚的部位之間因加熱或冷卻速度的不同導(dǎo)致體積脹縮不均而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。通常，加熱或冷卻速度越快，產(chǎn)生的熱應(yīng)力越大。

2.組織應(yīng)力

由相變引起的比體積變化的不等時性所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力稱作組織應(yīng)力，組織應(yīng)力又稱相變應(yīng)力。通常，組織結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變前后其比體積越大、各部位轉(zhuǎn)變的時間差越大，則組織應(yīng)力也越大。

3.附加應(yīng)力

工件在熱處理過程中，除了能夠形成熱應(yīng)力與組織應(yīng)力外，因工件表面與中心處組織的不均勻性以及工件內(nèi)部的彈性畸變不一致也能形成內(nèi)應(yīng)力，稱之為附加應(yīng)力。例如，工件表層的增碳或者脫碳，表面淬火或局部淬火以及其他能夠?qū)е鹿ぜ砻婧椭行奶幗M織不均的因素，均能夠產(chǎn)生熱處理的附近應(yīng)力。

（1）表面淬火或者局部淬火時形成的附加應(yīng)力  

局部淬火或者表面淬火（如感應(yīng)淬火、火焰淬火和激光淬火等）時，僅在被淬火的部分形成馬氏體組織，沒有淬火的部分仍是原始組織，從而導(dǎo)致整個工件上比體積的差別。此時，因工件表層馬氏體使比體積增大引起的膨脹受到中心部分的限制，使表面受到壓應(yīng)力，中心受到拉應(yīng)力的作用。

（2）滲碳淬火時形成的附加應(yīng)力  

滲碳工件淬火時，因其表層含碳量較高，內(nèi)部含碳量低（鋼材的原始含碳量），則表層與心部的相變溫度（即Ms點）不同（表層較心部的相變溫度低）。因此，內(nèi)部首先發(fā)生組織轉(zhuǎn)變而膨脹。這時表層組織仍為奧氏體，仍處于塑性狀態(tài)。初期表面受到拉應(yīng)力的作用，心部受到壓應(yīng)力作用。因表層的塑性極好，在拉應(yīng)力作用下易發(fā)生塑性畸變而導(dǎo)致應(yīng)力松弛，即其應(yīng)力值有所減小。隨后，待高碳的表層也發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變而膨脹時，表層與中心的應(yīng)力正好相反，即表面是壓應(yīng)力，心部是拉應(yīng)力。

4.殘留應(yīng)力

熱處理時只要伴隨有相變過程，熱應(yīng)力與組織應(yīng)力將同時產(chǎn)生。工件的最終應(yīng)力狀態(tài)取決于熱應(yīng)力、組織應(yīng)力及附加應(yīng)力之和。熱處理后最終保留下來的內(nèi)應(yīng)力，叫做殘留應(yīng)力。其分為殘留拉應(yīng)力（以“+”表示）與殘留壓應(yīng)力（以“－”表示）。