應(yīng)力分為壓應(yīng)力和拉應(yīng)力。金屬工件經(jīng)機械加工后，表面層組織會發(fā)生形狀變化或組織變化，在表面層及其與基體材料的交界處就會產(chǎn)生互相平衡的應(yīng)力，即表面層的殘余應(yīng)力。殘余壓應(yīng)力可提高工件表面的耐磨性和疲勞強度，而殘余拉應(yīng)力則起相反的作用。若拉應(yīng)力值超過工件材料的疲勞強度極限值時，則使工件表面產(chǎn)生裂紋，加速工件損壞。

殘余應(yīng)力的產(chǎn)生，有以下三種原因。

(1)冷態(tài)塑性變形引起的殘余應(yīng)力在機械加工過程中，由于切削力的作用使工件表面受到強烈的塑性變形，而此時基體金屬處于彈性變形狀態(tài)。切削力消除后，基體金屬趨向恢復(fù)，但受到表面層的限制，因而要產(chǎn)生殘余應(yīng)力。其中切削刀具對已加工表面的擠雎和摩擦的影響較大，使表面層產(chǎn)生伸長塑性變形，這時產(chǎn)生的殘余應(yīng)力為壓應(yīng)力。

(2)熱態(tài)塑性變形引起的殘余應(yīng)力 切削加工時．由于表面層與基體受熱源作用的影響不同，產(chǎn)生的熱膨脹變形程度也不同。當切削結(jié)束后，由于表層已產(chǎn)生塑性變形并受到基體的限制，就要產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力。磨削溫度越高，熱塑性變形越大，殘余拉應(yīng)力也越大，甚至出現(xiàn)裂紋。

(3)金相組織變化引起的殘余應(yīng)力機械加工過程中產(chǎn)生的高溫會引起表面層的金相組織變化，不同的金相組織具有不同的比重，亦即具有不同的比熱容。因此，如果表面層發(fā)生金相組織的轉(zhuǎn)變，不論是膨脹還是收縮，必然與基體之間產(chǎn)生殘余應(yīng)力。

例如鋼中馬氏體的密度為7.75kg/m3，奧氏體的密度為7.96kg/m3，珠光體的密度為7.78kg/m3。磨削淬火鋼時，如果產(chǎn)生回火，表層組織從馬氏體變?yōu)榍象w或索氏體（密度與珠光體相近），比熱容減小受到基體的阻礙產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力。但若表層溫度超過ac3（加熱時轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體的終了溫度），冷卻又充分，則原表層的殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，質(zhì)量熱容比增大受阻，這時工件表面i就要形成殘余壓應(yīng)力；

機械加工后金屬表面層的殘余應(yīng)力，是上述三者的綜合結(jié)果。在不同的條件下，其中某一種或兩種因素可能起主導(dǎo)作用。一般切削加工中，當切削溫度不高時，起主導(dǎo)作用的是冷態(tài)塑性變形，產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力。磨削加工巾，熱態(tài)塑性變形和相變起到了主導(dǎo)作用，產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力。