1. 不均匀塑性变形
当工件承受复杂载荷（如冷轧、拉拔、挤压以及表面喷丸、滚压等）的作用时，截面上受力不均匀，受力大的地方可能产生塑性变形，而受力小的地方可能仍是弹性变形。不同部位的塑性变形程度也因受力大小不等而不同。卸载时，拉伸了的部位受压缩应力作用，与之相邻的部位受拉伸应力作用。压缩了的部位受到拉伸应力作用，其相邻部位就受到压缩应力作用。这些不均匀塑性变形使工件内产生残留应力。

2.不均匀温度场的热效应
在热加工过程中，加热和冷却过程是复杂的，其中常常是快速加热和冷却及局部加热和冷却。而且无论是加热还是冷却，都是只能通过表面传递热量来进行。工件加热、冷却时因温度不均匀必然造成温度高处热膨胀量大，温度低处热膨胀量小，因此相互之间就会产生作用力，这就是瞬态热应力。在不同数值瞬态热应力作用下，若某些区域应力值超过该处高温屈服极限，就会在此处产生塑性变形，由于温度的不均匀，所以此时的塑性变形也可能是不均匀的。当加热过程结束时，虽然已全截面冷至室温，但因加热过程中的不均匀塑性变形而产生残留应力。在塑性拉伸区将受压，产生压缩残留应力，与之相邻区域则产生拉伸残留应力。若瞬态热应力不产生不均匀塑性变形，则冷却后无残留应力。

3.不均匀相变
无论是铸、焊、热处理过程，热量的传递都是通过表面进行的，因此在冷却过程中必然在工件内产生不均匀温度场，从而使相变也不均匀。这种不均匀包括两方面。一种是相变的不等时性，即表层温度下降快先相变，然后向内扩展。而相变发生时常伴有比体积变化（如固体相变中的奥氏体向马氏体转变，比体积将增大1%左右）， 这时在已相变区和未相变区之间将除热应力外，还要因相变而产生的应力，称为相变应力。在马氏体相变时，马氏体区将受压，奥氏体区将受拉，这就是瞬态相变应力。若此瞬态相变应力不造成不均匀塑性变形，则全截面相变结束后将无残留应力存在。但实际上均会产生不均匀塑性变形，从而造成因相变不均匀产生的残留应力。另外一种情况，则是由于材料淬透性的限制，在零件尺寸较大时，会在心部产生未淬硬层，那么淬硬层体积膨胀，未淬硬层体积未膨胀，这样淬硬区和未淬硬区之间产生残留应力，这时相变过程中塑性变形往往起到降低残留应力的作用。

 

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