Пластическая деформация вызывает остаточные напряжения, которые распространяются примерно на глубину наклепанного слоя. Остаточные напряжения образуются в результате неравномерности пластической деформации и значительного нагрева поверхностных слоев детали.

Механизм образования остаточных напряжений приближенно можно представить следующим образом:

1) под действием силы трения происходит пластическое растяжение верхних слоев обработанной детали, поэтому нижние слои подвергаются упругой деформации растяжения. После прохода инструмента нижние слои стремятся сжаться, но этому препятствуют верхние слои. В результате, в нижних слоях останутся напряжения растяжения, а в верхних слоях возникнут уравновешивающие их остаточные напряжения сжатия:

2) под действием тепла, возникающего в процессе резания, верхние слои нагреваются до высокой температуры. После прекращения ре­зания происходит быстрое охлаждение этих слоев, сопровождаю­щееся их сжатием, но сжатию верхних слоев препятствуют нижние слои, оставшиеся холодными. В результате, в верхних слоях возникают остаточные напряжения растяжения, а в нижних – уравно­вешивающие их напряжения сжатия.

Таким образом, в результате деформаций в верхних слоях обра­зуются напряжения сжатия, а в результате тепла – напряжения растяжения. В зависимости от условий резания преобладают те или другие остаточные напряжения.

При высоких температурах резания, например, при шлифовании в поверхностном слое обрабатываемой детали могут происходить структурные превращения, связанные с объемными изменениями металла. Структурные превращения, происходящие при увеличении объема (переход аустенита в мартенсит), вызывают остаточные на­пряжения сжатия, а при уменьшении объема (переход мартенсита в троостит) – остаточные напряжения растяжения.

В результате исследований установлено, что при остаточных напряжениях сжатия предел выносливости деталей повышается, а при остаточных напряжениях растяжения – снижается.

Применением рациональных условий резания можно оказывать влияние на физико-механические свойства поверхностного слоя обрабатываемой детали. Так, при обработке пластичных металлов, воспринимающих закалку, с увеличением скорости резания напряже­ния растяжения уменьшаются и могут менять знак. При уменьшении положительного и увеличении отрицательного переднего угла инструмента при точении пластичных металлов снижаются напряжения растяжения, а при точении малопластичных металлов возникающие напряжения сжатия возрастают. Применение СОТС способствует снижению остаточных напряжений и уменьшению глубины их проникновения.