殘余應(yīng)力產(chǎn)生：工件經(jīng)機械加工后，其表面層都存在殘余應(yīng)力。殘余壓應(yīng)力可提高工件表面的耐磨性和受拉應(yīng)力時的疲勞強度，殘余拉應(yīng)力的作用正好相反。若拉應(yīng)力值超過工件材料的疲勞強度極*，則使工件表面產(chǎn)生裂紋，加速工件的損壞。
引起殘余應(yīng)力的原因有以下三個方面：
( 一 )冷塑性變形引起的殘余應(yīng)力
在切削力作用下，已加工表面受到強烈的冷塑性變形，其中以刀具后刀面對已加工表面的擠壓和摩擦產(chǎn)生的塑性變形zui為突出，此時基體金屬受到影響而處于彈性變形狀態(tài)。切削力除去后，基體金屬趨向恢復(fù)，但受到已產(chǎn)生塑性變形的表面層的限制，恢復(fù)不到原狀，因而在表面層產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力。
( 二 )熱塑性變形引起的殘余應(yīng)力
工件加工表面在切削熱作用下產(chǎn)生熱膨脹，此時基體金屬溫度較低，因此表層金屬產(chǎn)生熱壓應(yīng)力。當切削過程結(jié)束時，表面溫度下降較快，故收縮變形大于里層，由于表層變形受到基體金屬的限制，故而產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力。切削溫度越高，熱塑性變形越大，殘余拉應(yīng)力也越大，有時甚至產(chǎn)生裂紋。磨削時產(chǎn)生的熱塑性變形比較明顯。
( 三 )金相組織變化引起的殘余應(yīng)力
切削時產(chǎn)生的高溫會引表面層的金相組織變化。不同的金相組織有不同的密度，表面層金相組織變化的結(jié)果造成了體積的變化。表面層體積膨脹時，因為受到基體的限制，產(chǎn)生了壓應(yīng)力；反之，則產(chǎn)生拉應(yīng)力。
總之，殘余應(yīng)力即消除外力或不均勻的溫度場等作用后仍留在物體內(nèi)的自相平衡的內(nèi)應(yīng)力。機械加工和強化工藝都能引起殘余應(yīng)力。如冷拉、彎曲、切削加工、滾壓、噴丸、鑄造、鍛壓、焊接和金屬熱處理等，不均勻塑性變形或相變都可能引起殘余應(yīng)力。殘余應(yīng)力一般是有害的，如零件在不適當?shù)臒崽幚怼⒑附踊蚯邢骷庸ず螅瑲堄鄳?yīng)力會引起零件發(fā)生翹曲或扭曲變形,甚至開裂,經(jīng)淬火或磨削后表面會出現(xiàn)裂紋。殘余應(yīng)力的存在有時不會立即表現(xiàn)為缺陷。當零件在工作中因工作應(yīng)力與殘余應(yīng)力的疊加，而使總應(yīng)力超過強度極*，便出現(xiàn)裂紋和斷裂。零件的殘余應(yīng)力大部分都可通過適當?shù)臒崽幚硐堄鄳?yīng)力也有有益的方面，它可以被控制用來提高零件的疲勞強度和耐磨性能。
消除方法：
一、自然時效自時效是通過把零件暴露于室外，經(jīng)過幾個月甚至幾年的時間，使其尺寸精度達到穩(wěn)定的一種方法。這種時效方法早已被普遍采用。大量的試驗研究和生產(chǎn)實踐證明，自然時效具有穩(wěn)定鑄件尺寸精度的良好效果。
二、 熱時效1.用的工藝方法就是進行消除應(yīng)力的退火，這種方法的特點就是能夠大幅度的降低構(gòu)件的殘余應(yīng)力，尺寸精度穩(wěn)定。構(gòu)件加熱到400－700°C時，技術(shù)構(gòu)件即具有相當?shù)膯涡校瑫r具有明顯的塑性，這個溫度范圍稱為彈性轉(zhuǎn)變溫度。2.影響熱時效效果的因素a. 熱時效中，退火溫度是影響消除殘余應(yīng)力效果的zui重要因素。b. 熱時效保溫時間c. 熱時效升溫速度d. 熱時效降溫速度e. 熱時效爐的溫差f. 工件在爐中的放置與支撐
三、振動時效法振動時效的實質(zhì)是以共振的形式給工件施加附加動應(yīng)力，當附加動應(yīng)力與殘余應(yīng)力疊加后，達到或超過材料的屈服極*，工件發(fā)生微觀或宏觀塑性變形，從而降低和均化工件內(nèi)部的殘余應(yīng)力，并使其尺寸精度達到穩(wěn)定。其特點有：1. 投資少2. 生產(chǎn)周期短3. 使用方便4. 適應(yīng)性強5. 節(jié)約能源，降低成本6. 機械性能顯著提高7. 符合環(huán)保要求8. 操作簡單，易于實現(xiàn)機械自動化。可避免金屬零件在熱時效過程中產(chǎn)生的翹曲變形、氧化、脫碳及硬度降低等缺陷。
四、靜態(tài)過載法 是以靜力或靜力矩的形式，暫時加載于構(gòu)件上，并在這種載荷下保持一段時間，從而使零件尺寸精度獲得穩(wěn)定的時效方法。用于焊接件時需要將載荷加大到使原來應(yīng)力與附加應(yīng)力之和接近于材料的屈服極限，才能消除殘余應(yīng)力。靜態(tài)過載法的精度穩(wěn)定性效果，取決于附加應(yīng)力的大小及應(yīng)力下保持時間。特別指出，靜態(tài)過載法處理后構(gòu)件中仍然保持著相當大的殘余應(yīng)力。
五、熱沖擊時效法1970年前后出現(xiàn)的一種新穎的穩(wěn)定工件尺寸精度的時效工藝法。其實質(zhì)就是將工件進行快速加熱，使加熱過程中造成的熱應(yīng)力正好與殘余應(yīng)力疊加，超過材料的屈服極限引起塑性變形，從而使原始殘余應(yīng)力很快松弛并穩(wěn)定化。
六、 聲波時效法超聲波時效法首先在前蘇聯(lián)誕生，并在發(fā)達國家得到推廣，該方法起先主要應(yīng)用于船舶、核潛艇、航空航天等對消除應(yīng)力非常嚴格的軍事領(lǐng)域。但是由于超聲波法只能解決構(gòu)件表層一定深度內(nèi)的應(yīng)力問題，所以相對應(yīng)用環(huán)境較窄，且成本頗高。
七、其它方法爆炸法、打壓法、錘擊、噴丸、滾壓等。噴丸強化是行之有效、應(yīng)用廣泛的強化零件的手段，噴丸的同時也改變了表面殘余應(yīng)力狀態(tài)和分布，而噴丸產(chǎn)生的殘余壓應(yīng)力又是強化機理中的重要因素。
