残余应力(又称
内应力)是指当外部载荷去除以后,仍然残存在工件内部的应力.
它是因为对工件进行热加工或冷加工,使金属内部宏观的或微观的组织发生不均匀的体积变化而产生的.具有残余应力的零件,其内部组织处于一种极不稳定的状态,有着强烈的恢复到无应力状态的倾向,因此不断地释放应力,直到其完全消失为止.在残余应力这一消失过程中,零件的形状逐渐变化,原有的加工精度逐渐丧失.
残余应力的产生
1)毛坯制造及热处理过程中产生的残余应力
在铸,锻,焊及热处理过程中,由于工件各部分不均匀的
热胀冷缩以及
金相组织转变时的体积改变,工件内部会产生很大的内应力.工件结构越复杂,壁厚相差越大,散热条件越差,内应力就越大.后续加工中再切去金属,工件内部的应力将重新分布,从而导致产生加工误差.
2)工件冷校直产生的残余应力
细长轴类零件加工时,通常采用冷校直的方法纠正弯曲变形.为使工件变直,部分材料的应力必须超过其弹性极限,即产生塑性变形.外力去除后,工件内弹性变形部分要恢复原有形状,而塑性变形后的材料已不能恢复.两部分材料互相牵制,应力重新分布,达到新的平衡状态.这时,将会在工件内部产生内应力.如果在后续加工中再切去一层金属,工件内部的应力将重新分布而导致弯曲,因此而产生几何形状误差.
3)机械加工产生残余应力
机械加工过程中,由于切削力和切削热的综合作用,会使表面层金属晶格发生变形或使金相组织变化,从而会造成表面层的残余应力.残余应力的产生
构件在制造过程中，将受到来自各种工艺等因素的作用与影响；当这些因素消失之后，若构件所受到的上述作用于影响不能随之而完全消失，仍有部分作用与影响残留在构件内，则这种残留的作用与影响称为残留应力或残余应力。
残余应力是当物体没有外部因素作用时，在物体内部保持平衡而存在的应力。
凡是没有外部作用，物体内部保持自相平衡的应力，称为物体的固有应力，或称为初应力，亦称为内应力。
残余应力是一种固有应力。
残余应的存在状态时随材料性能、产生条件等的不同而异，分类的方法也不一致。若按残余应力作用的范围来分，则可分为宏观残余应力与微观残余应力等两大类。
宏观残余应力
宏观残余应力，又称第一残余应力，它是在宏观范围内分布的，它的大小、方向和性质等可用通常的物理的或机械的方法进行测量。
微观残余应力
微观残余应力属于显微事业范围内的应力。依其作用的范围，游客细分为两类：即微观结构应力，或称第二类残余应力，它是在晶粒范围内分布的；晶内亚结构应力，又称为第三类残余应力，它是在一个晶粒内部作用的 残余应力是衡量零件质量的重要指标之一， 用能量作功的方法可以加深对残余应力的认识：外力使零件变形， . 其中引起塑性变形的外力作的功以零件内部材料变形而存贮在零件内。当 外力消除以后，应力不均匀的能量要施放出来，引起了零件缓慢地变形， 即残余应力作功，使原有加工精度逐渐丧失，直到能量全部施放出来为止， 变形结束。 . 尤其在仪器生产中，残余应力可能使整台仪器丧失精度而成为废 品。应当了解残余应力的“缓释”特点，熟悉残余应力产生原因， 掌握减小和消除残余应力的技术手段。
磨削中表面残余应力的产生
机加工中工件表面残余应力的产生主要受三个因素的制约：机械力引起的塑性变形、
热应力引起的塑性变形和相变引起的体积变化。在机械应力的作用下表面层发生塑性流动和延展现象，而里层金属的弹性恢复变形受到已塑性变形表面金属的牵制，表面产生残余压应力。磨削中产生的工件表面的高温，使表面层进入完全塑性状态，工件冷却后表面层金属收缩受到里层金属的牵制，使表面产生残余拉应力。当砂轮与工件接触区温度达到金属相变温度后，表面组织发生金相组织变化，其表面残余应力的性质，随磨削前后金相组织的变化而变化。已加工表面内残余应力的产生是综合以上几个因素共同作用的结果。
在一般磨削过程中，比压和摩擦较大，产生的磨削区温度较高。工件表面常常因热塑性变形而产生残余拉应力。对此，有针对性地降低磨削表面的温度，减少由此产生的塑性变形，就能抑制残余拉应力的产生，甚至会产生残余压应力。强制冷却磨削(简称强冷磨削)正是在此理论基础上提出的。