殘余應力作為初始應力存在于模具鋼材工件內，當模具鋼材工件承受外載荷時，殘余應力與外應力疊加的結果，可能抵消或增大外應力，從而提高或降低模具鋼材工件的承載能力。根據承受并變載荷的滲碳淬火軸類零件的應力分布示意圖。圖中a線為彎曲應力，表面應力最大，并向深處遞減；殘余應力如曲線b所示，表層為殘余壓應力，層下為殘余拉應力與其平衡，外應力與殘余應力不再位于表面，加上滲碳淬火提高了工件表面層的疲勞強度，故可效的防止疲勞裂紋從表面萌生，從而能大幅度的延長工件的疲勞壽命。由此可見，殘余應力的合理分布對工件的服役行為有顯著影響；但實踐表明，殘余應力不論如何分布，對某些力學性能總是有著不利的影響。

殘余應力對硬度的影響
硬度是表征材料在表面局部體積內抵抗變形或破裂能力的性能指標，對于金屬材料，它表征了表面微區內的塑性變形抗力。因此，殘余應力對硬度的影響，其實質是殘余應力對硬度頭壓入部分的塑性變形的影響。殘余拉應力的存在，相當于降低了材料的屈服強度，促進了壓入部位塑性變形的發生，因而使硬度值下降。相反，壓應力則使硬度值升高。而且，拉應力的影響大于壓應力。表1是T10鋼表層殘余應力對硬度影響的試驗結果。可以看出，經冷處理后，殘余奧氏體全部轉變為馬氏體組織的狀態下，僅由于表面殘余應力的變化，其表面硬度相差80HV。
表1  T10鋼殘余應力對表面硬度（HV）的影響
壁厚/㎜ 未冷處理 冷處理后 表面殘余應力
5
10 865
880 880
895 拉應力大
拉應力小
15
20 888
888 950
960 壓應力小
壓應力大

殘余應力對磨損的影響
研究表明，摩擦面上的殘余應力，不論是壓應力還是拉應力，都會降低鋼鐵材料在滑動摩擦條件下的磨損抗力。在摩擦面上施加附加壓應力或拉應力對磨損率的影響，摩擦副為ωc=0.07%的碳素結構鋼和淬火回火處理的ωc=1.01%的碳素工具鋼，前者加工為固定試樣，在磨損試驗過程中，可通過機械方法對其施加不同的附加應力，后者加工為旋轉試樣。磨損試驗條件為：干滑動摩擦，摩擦速度v=0.63m/s，接觸力P如圖注所示。圖中橫坐標為附加應力的絕對值，縱坐標為磨損率，用單位摩擦距離的體積減小量表示。由圖可知，隨著附加應力絕對值的增大，磨損率呈增大的趨勢。

鑄鐵的磨損試驗證實了上述研究結果。根據濕砂型靜置鑄造和干砂型離心鑄造的灰口鑄鐵經不同溫度退火1h后表面硬度和殘余應力的變化可知。隨退火溫度的升高，兩種鑄鐵上仍相似的軟化傾向，超過600℃，硬度都急劇降低的原因之一。兩種鑄鐵的殘余應力隨退火溫度也表現出相似的變化規律。450℃以下退火，隨溫度的升高，殘余應力緩慢松弛，在450～550℃之間，殘余應力迅速降低。以不同溫度退火的兩種灰口鑄鐵為固定試樣，以高碳高磷鑄鐵為旋轉試析，分別組合成摩擦副，www.syfukang.com進行有潤滑的滑動摩擦試驗，試驗表明，磨損方式主要為粘著磨損。隨著退火溫度的升高，兩種鑄鐵的磨損率都減小，在450～600℃之間退火的鑄鐵磨損率最小，退火溫度繼續升高，磨損率增大。這是由于盡管隨著處理溫度的升高，硬度降低，導致磨損率有所增大，但殘余應力的降低卻顯著提高了鑄鐵的磨損抗力的緣故。然而，當退火溫度超過600℃時，殘余應力幾乎已全部釋放，而此時硬度卻急劇降低，繼續提高退火溫度，硬度成為決定其磨損抗力的主要因素，尤其是當發生石墨化現象時，基體組織中析出鐵素體，磨損抗力隨硬度的降低而大幅度降低，磨損率急劇增大。使用含鈦共晶石墨鑄鐵的磨損試驗得到了相同的結果。至少對粘著磨損來說，殘余應力顯著降低了鑄鐵的磨損抗力。

從改善耐磨性的角度，高頻淬火和火焰淬火后必須重新加熱回火，回火溫度的選擇既要注意盡可能的消除殘余應力，又不使硬度有明顯的降低。研究表明，對于常用的碳素結構鋼和Cr鋼、Cr-B鋼、Cr-Mo鋼等合金結構鋼，高頻淬火后，經過150℃左右溫度回火，其殘余應力約降低30%，而表面硬度基本上保持不變，表現出最佳的耐磨性能。

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