残余应力的产生可分为外部作用引起的外在原因和来源于物体内部组织结构不均匀的内在原因。具体为：
1.不均与塑性变形产生的残余应力。
工件在加工过程中和表面形变强化处理（如滚压、喷丸）时，材料表面或部分区域发生塑性变形。当去除外力后，在工件表面会形成残余应力，与之平衡在未塑性变形的部分将产生与表层相反的残余应力。机械加工时，因不同的工艺参数会产生残余拉或压应力。表面形变强化则可在一定层深内产生较大的残余应力。

2.不均匀温度场产生的残余应力
工件在加热和冷却过程中，由于各部分的热传导状况不同，工件的温度场不均匀，致使部分的弹性模量、热膨胀系数等各不相同，从而在工件内部产生的塑性变形也是不均匀的，这时产生的应力成为热应力。

3.化学变化产生的残余应力
金属材料在化学热处理、电镀、喷涂等工艺后，由于工件表面向内部扩展的化学成分或物理化学变化引起的密度变化也会产生残余应力。

各种工艺过程产生的残余应力往往是变形、热和相变引起的残余应力的综合结果。各种工艺参数和机件的几何形状、尺寸大小对工艺过程产生的残余应力有着错综复杂的影响。残余应力的产生不论是由于何种原因引起，都是晶体的晶格产生了一定范围内的歪曲和晶格畸变，从而在不同范围内形成的自相平衡的弹性力，要消除这种弹性力，则必须使晶格歪曲和晶格畸变减少或消失，以及使原子回到平衡位置。常用的消除残余应力的方法是使金属材料发生塑性变形，从而使残余应力松弛。如今多采用振动时效设备，通过振动时效的方式来消除残余应力，取得非常好的效果。