众所周知，钢中热或冷却时要发生膨胀或收缩；此外，相变时也有膨胀和收缩。定襄锻件在加热或冷却时，其内外不可能同时均匀地被加热或冷却，工件内外存在着温差，从而引起比容差。同样，工件在加热或冷却时，其心部和表面也不可能同时发生组织转变，因而也引起比容差。这些比容差就是热处理时产生内应力的主要原因。

其中由工件内外温差所引起的内应力称为“热应力”，而由工件内外组织转变的时刻不同所引起的应力称为“组织应力”，此外还有沿工件截面上的组织差异所引起的应力。

工件热处理后的残余内应力是上述几种内应力的综合作用结果。工件加热时，加热时间较长，有较充分的保温时间，而且工件在高温下具有良好的塑性，所以可以认为加热时的热应力和组织应力能够通过锻件中的塑性变形、回复与再结晶等过程松弛掉，因而可以认为热处理后工件中剩下的仅仅是冷却过程中的热应力和组织应力的叠加结果。这样，问题就简便些了。

三种锻件的热处理工艺分别是不完全退火、完全退火和等温退火。

不完全退火是将钢加热到一定温度，短时间保温后缓慢冷却的热处理工艺。目的是以得到球状珠光体及球状碳化物组织，降低硬度，改善切削加工性能。主要用于工具钢，轴承钢冷模钢。

完全退火（通常叫退火）是将亚共析钢加热到30~50℃，保温使之完全奥氏体化，且成分基本均匀后，随炉冷，砂中或耐火土粉中缓慢冷至600℃左右出炉空冷。以得到平衡状态的组织。

目的是为了消除锻造锻件的应力，降低硬度，提高塑性，改善切削性能；消除粗大的晶粒，改善组织，为以后零件热处理作好组织准备。一般用于亚共析钢，如5CrMnMo等。

等温退火是将钢件加热到20~30℃（亚共析钢）的温度，保温到完全奥氏体化并均匀后，快速冷到低于一定温度（即奥氏体不稳定的温度）等温保持到奥氏体完全转变后，然后出炉空冷或随炉冷、油冷、水冷。目的是为了得到比完全退火更为均匀的组织，有效地消除锻造应力。比完全退火可以缩短退火时间，提高生产率。适用于亚共析钢、共析钢和过共析钢。