鋼件在熱處理中產生的應力有第一、第二、第三類內應力，即鋼件各部位之間的宏觀內應力（第一類內應力）和晶粒范圍內的應力（第二類應力），以及晶格內部應力（第三類應力）。僅僅第一類內應力就足以引起工件的扭曲和產生裂紋。本章討論的是指第一類內應力。

工件在加熱和冷卻過程中，將發生熱脹冷縮的體積變化，以及因組織轉變時新舊相比容差而發生的體積改變。由于熱傳導過程，工件表面比心部先加熱或先冷卻，在截面上各部分之間產生溫差，導致鋼件表層和心部不能在同一時刻發生上述體積變化。各部位體積變化的相互牽制便形成內應力。加熱或冷卻速度越大，工件截面上的溫差越大，所形成的內應力也越大。

熱處理過程中所形成的內應力是不斷變化著的瞬時應力。熱處理后在工件中存在的內應力是殘余內應力。瞬時應力隨著溫度的變化和組織轉變的進程而不斷地改變其大小和方向，也改變著分布狀態。

根據內應力形成的原因，可分為溫差引起的脹縮不均勻而產生的熱應力和由相變不同期及組織不均勻而產生的組織應力。

實際上，熱處理應力有功有過，它是鋼件變形、開裂的重要因素之一。但是，它也有其有利作用，例如，經表面強化熱處理、噴丸、滾壓等工序，在工件表層造成有益的殘余壓應力分布，能有效地提高力學性能，特別是大幅度地提高疲勞強度，延長工件使用壽命。

搞清內應力的起因及其變化規律，對于發揮其有利作用及控制并消除其有害作用——變形和開裂，有著重要意義。