鍛件在熱處理過程中產生的內應力有熱應力和相變應力，它們的形成原因和作用是不同的。
熱應力是鍛件在加熱和冷卻時伴有熱脹冷縮現象，當鍛件表面與心部由于加熱或冷卻速度不同，造成溫度差，其體積的膨脹或收縮在表面與心部也就不一樣，這種由于溫度差而產也體積變化的不同時性所引起的內應力，稱為熱應力。
鍛件在熱處理過程中，其熱應力的變化主要表現為：鍛件加熱時，表面升溫速度快于心部，表面溫度高而膨脹，心部溫度低而未膨脹，此時表面受壓應力，心部受拉應力。
當鍛件透熱后，心部溫度升高而膨脹，此時鍛件表現出體積膨脹；工件冷卻時，表層冷卻速度快于心部，表層要收縮，心部溫度高阻止收縮，對表層產生拉應力，心部則產生壓應力，當冷卻到一定溫度時，表層巳經冷硬不再收縮，而心部由于繼續冷卻要發生收縮，此時表層受到壓應力，而心部則受拉應力，在冷卻結束后此應力仍存在于鍛件內部，稱為殘留應力。
相變應力是鍛件熱處理過程中發生組織轉變時，由于不同組織的質量體積不同，因此鍛件必然發生質量體積變化。由于鍛件表面和心部存在溫度差，因此表面與心部組織轉變不及時，這樣內外質量體積變化不同就會產生內應力。這種由于組織轉變的不同時性所引起的內應力，稱為相變應力。
鋼中各基本組織的質量體積，是按奧氏體、珠光體、索氏體、屈氏體、下貝氏體，回火馬氏體及馬氏體的順序，依次增大。
例如，鍛件淬火快冷時，由于表層先冷至他點，所以表層由奧氏體轉變為馬氏體，體積脹大，但是心部仍處于奧氏體狀態，阻止表層的脹大，因此鍛件心部受到拉應力，表層受到壓應力；當繼續冷卻時，表層溫度降低，不再脹大，而心部由于轉變為馬氏體，體積要繼續脹大，因此，將受到表層阻止，于是心部受到壓應力，表層受到拉應力。在冷卻結朿后，此應力仍然存在于鍛件內部，成為殘留應力。
因此，在淬火冷卻過程中，熱應力與相變應力的變化是相反的，殘留在鍛件內部的兩種應力也是相反的。熱應力和相變應力的合成應力，稱為淬火內應力。當這種殘留在鍛件內部的內應力超過鋼的屈服點時，會使工件產生塑性變形，就造成鍛件的畸變。
