在热应力的作用下，表面温度低于纤芯，收缩率大于纤芯，这导致纤芯拉伸。冷却完成后，由于芯的最终冷却量无法自由收缩，芯被压缩。在紧张之下。即，在金属表面热处理热应力的作用下，工件的表面最终被压缩并且芯被拉动。这种现象金属表面热处理受诸如冷却速率，材料成分和热处理工艺等因素的影响。当冷却速度越快时，碳含量和合金组成越高，则在冷却过程中在热应力下产生的不均匀塑性变形越大，残余应力越大。
所有这些归因于以下事实：这种类型的钢的热应力随着实际冷却速率的增加而减小，热应力减小，组织应力随尺寸的增加而增大。最后，主要由金属表面热处理组织应力形成的拉伸应力由于表面特征而作用在工件上。江门专业金属表面热处理与传统概念有很大不同的是，冷却速度越慢，应力就越小。对于这样的钢部件，在正常条件下淬火的高淬透性钢部件中只能形成纵向裂纹。
专业金属表面热处理加工应力对淬火裂纹的影响，可能导致应力集中在淬火零件的不同部分上的因素（包括冶金缺陷）可以促进淬火裂纹的产生，但只有在拉伸应力场（尤其是在最大拉伸应力下）下才能出现，如果没有裂纹促进的话在压应力场中的作用。淬火冷却速率是影响金属表面热处理淬火质量和确定残余应力的重要因素，也是对淬火裂纹产生重要甚至决定性影响的因素。
表面金属表面热处理包括：表面高频淬火，表面火焰淬火以及黑色或蓝色表面。接受调查的紧固件公司中约有80％拥有热处理设备，其中大多数使用台湾热处理工艺线。该生产线设备是具有气氛保护的连续网带式炉，气氛，温度和工艺参数由计算机控制。金属表面热处理存在的问题包括缺乏对淬火介质的冷却性能的测量，不稳定的碳势控制以及长时间的炉温效应测试，这些都容易引起热处理缺陷。
专业金属表面热处理淬火油的选择原则之一：淬火要获得马氏体，冷却速度必须大于临界冷却速度，并且必须考虑减少变形以防止裂纹，冷却速度必须适中，不要太大。2.理想的淬火方法，根据钢的冷却转变定律，金属表面热处理加工希望在临界温度下冷却速率会很大，并尽快通过C曲线的鼻部区域，以避免转变为珠光体或贝氏体结构。在马氏体转变开始的危险区域，必须降低冷却速率，以减少组织转变，产生由组织应力引起的变形甚至裂纹。
实践证明，只要在金属表面热处理过程中任何工件都有相变，就会产生热应力和结构应力。只是在组织转化之前就已经产生了热应力，而在组织转化期间就产生了组织应力。在整个专业金属表面热处理冷却过程中，热应力和组织应力的共同作用是工件中的实际应力。这两个应力的共同作用的结果非常复杂，并且受组成，形状，热处理工艺等许多因素的影响。
