残余应力作为初始应力存在于模具钢材工件内，当模具钢材工件承受外载荷时，残余应力与外应力叠加的结果，可能抵消或增大外应力，从而提高或降低模具钢材工件的承载能力。根据承受并变载荷的渗碳淬火轴类零件的应力分布示意图。图中a线为弯曲应力，表面应力最大，并向深处递减；残余应力如曲线b所示，表层为残余压应力，层下为残余拉应力与其平衡，外应力与残余应力不再位于表面，加上渗碳淬火提高了工件表面层的疲劳强度，故可效的防止疲劳裂纹从表面萌生，从而能大幅度的延长工件的疲劳寿命。由此可见，残余应力的合理分布对工件的服役行为有显著影响；但实践表明，残余应力不论如何分布，对某些力学性能总是有着不利的影响。

残余应力对硬度的影响
硬度是表征材料在表面局部体积内抵抗变形或破裂能力的性能指标，对于金属材料，它表征了表面微区内的塑性变形抗力。因此，残余应力对硬度的影响，其实质是残余应力对硬度头压入部分的塑性变形的影响。残余拉应力的存在，相当于降低了材料的屈服强度，促进了压入部位塑性变形的发生，因而使硬度值下降。相反，压应力则使硬度值升高。而且，拉应力的影响大于压应力。表1是T10钢表层残余应力对硬度影响的试验结果。可以看出，经冷处理后，残余奥氏体全部转变为马氏体组织的状态下，仅由于表面残余应力的变化，其表面硬度相差80HV。
表1  T10钢残余应力对表面硬度（HV）的影响
壁厚/㎜ 未冷处理 冷处理后 表面残余应力
5
10 865
880 880
895 拉应力大
拉应力小
15
20 888
888 950
960 压应力小
压应力大

残余应力对磨损的影响
研究表明，摩擦面上的残余应力，不论是压应力还是拉应力，都会降低钢铁材料在滑动摩擦条件下的磨损抗力。在摩擦面上施加附加压应力或拉应力对磨损率的影响，摩擦副为ωc=0.07%的碳素结构钢和淬火回火处理的ωc=1.01%的碳素工具钢，前者加工为固定试样，在磨损试验过程中，可通过机械方法对其施加不同的附加应力，后者加工为旋转试样。磨损试验条件为：干滑动摩擦，摩擦速度v=0.63m/s，接触力P如图注所示。图中横坐标为附加应力的绝对值，纵坐标为磨损率，用单位摩擦距离的体积减小量表示。由图可知，随着附加应力绝对值的增大，磨损率呈增大的趋势。

铸铁的磨损试验证实了上述研究结果。根据湿砂型静置铸造和干砂型离心铸造的灰口铸铁经不同温度退火1h后表面硬度和残余应力的变化可知。随退火温度的升高，两种铸铁上仍相似的软化倾向，超过600℃，硬度都急剧降低的原因之一。两种铸铁的残余应力随退火温度也表现出相似的变化规律。450℃以下退火，随温度的升高，残余应力缓慢松弛，在450～550℃之间，残余应力迅速降低。以不同温度退火的两种灰口铸铁为固定试样，以高碳高磷铸铁为旋转试析，分别组合成摩擦副，www.hongchao-dg.cn进行有润滑的滑动摩擦试验，试验表明，磨损方式主要为粘着磨损。随着退火温度的升高，两种铸铁的磨损率都减小，在450～600℃之间退火的铸铁磨损率最小，退火温度继续升高，磨损率增大。这是由于尽管随着处理温度的升高，硬度降低，导致磨损率有所增大，但残余应力的降低却显著提高了铸铁的磨损抗力的缘故。然而，当退火温度超过600℃时，残余应力几乎已全部释放，而此时硬度却急剧降低，继续提高退火温度，硬度成为决定其磨损抗力的主要因素，尤其是当发生石墨化现象时，基体组织中析出铁素体，磨损抗力随硬度的降低而大幅度降低，磨损率急剧增大。使用含钛共晶石墨铸铁的磨损试验得到了相同的结果。至少对粘着磨损来说，残余应力显著降低了铸铁的磨损抗力。

从改善耐磨性的角度，高频淬火和火焰淬火后必须重新加热回火，回火温度的选择既要注意尽可能的消除残余应力，又不使硬度有明显的降低。研究表明，对于常用的碳素结构钢和Cr钢、Cr-B钢、Cr-Mo钢等合金结构钢，高频淬火后，经过150℃左右温度回火，其残余应力约降低30%，而表面硬度基本上保持不变，表现出最佳的耐磨性能。