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間的不一致,形成溫差，就會導致體積膨脹和收縮不均而產(chǎn)生應力,即熱應力。

  在熱應力的作用下,由于表層開始溫度低于心部,收縮也大于心部而使心部受拉,當冷卻結(jié)束時，由于心部最后冷卻體積收縮不能自由進行而使表層受壓心部受拉。

  即在熱應力的作用下最終使工件表層受壓而心部受拉。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。當冷卻速度愈快,含碳量和合金成分愈高,冷卻過程中在熱應力作用下產(chǎn)生的不均勻塑性變形愈大,最后形成的殘余應力就愈大。

  另一方面鋼在東坑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,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)生組織應力。

  東坑熱處理組織應力變化的最終結(jié)果是表層受拉應力,心部受壓應力,恰好與熱應力相反。組織應力的大小與工件在馬氏體相變區(qū)的冷卻速度,形狀，材料的化學成分等因素有關。

　實踐證明,任何工件在熱處理過程中,只要有相變,熱應力和組織應力都會發(fā)生。只不過熱應力在組織轉(zhuǎn)變以前就已經(jīng)產(chǎn)生了，而組織應力則是在組織轉(zhuǎn)變過程中產(chǎn)生的,在整個冷卻過程中,熱應力與組織應力綜合作用的結(jié)果,就是工件中實際存在的應力。

  這兩種應東坑熱處理綜合作用的結(jié)果是十分復雜的,受著許多因素的影響,如成分、形狀、熱處理工藝等。就其發(fā)展過程來說只有兩種類型,即熱應力和組織應力,作用方向相反時二者抵消,作用方向相同時二者相互迭加。

 不管是相互抵消還是相互迭加,兩個應力應有一個占主導因素,東坑熱處理占主導地位時的作用結(jié)果是工件心部受拉,表面受壓。組織應力占主導地位時的作用結(jié)果是工件心部受壓表面受拉。