感应加热表面淬火件的残留应力分布和整体淬火件有明显差别。由于心部未加热或未加热到相变点以上，表层通常形成较大压应力，非常有利于提高零件在交变弯曲载荷下的疲劳强度，延长其服役寿命。
图3-115所示为碳钢棒在加热和淬火冷却过程中的表面应力变化。钢件在感应器中加热初期截面外层膨胀，碳钢低于500℃处于非塑性状态，不易膨胀，工件内部产生拉应力。随温度上升，表层受内层约束，表面形成高的压应力。在580～750℃区间钢稍具弹性，开始明显膨胀，使应力有所减小。超过850℃，钢转变为奥氏体，进入高塑性状态，工件被加热区直径增大，表面应力逐渐减小。当在工件加热区喷的淬火液使其剧烈冷却时，表层弹性迅速降低形成拉应力，冷到380～200℃范围，表面拉应力出现峰值。随后发生奥氏体-马氏体转变，表层急剧膨胀，形成很大的压应力（见图3-116）。
图3-115 碳钢棒在感应加热-淬火过程中的表面应力变化
感应加热表面淬火可显著提高中碳钢的疲劳强度。w（C）=0.4%钢带缺口试件退火态的疲劳强度为150MPa（100%），感应表面淬火后为420MPa，提高了180%。其主要原因是淬火后有高的表面残余压应力（见图3-117）。
淬硬层深度对感应淬火件的残留应力有明显影响。淬硬层越深，与压应力平衡的拉应力也越大。图3-118所示为φ47mm×89mm45钢棒不同淬硬层的沿截面残留应力分布。
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图3-116 感应淬火残留应力的形成
图3-117 φ30mm 45钢棒感应淬硬到2mm时的残留应力和硬度沿层深分布
1—淬火不回火 2—180℃回火
图3-118 φ47mm×89mm 45钢棒不同淬硬层深度的轴向残留应力分布
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