表面激冷進行固相轉變，發生相變膨脹。內層尚未相變的為塑性，即使正在處于開始相變，亦有相變塑性。由于機床鑄件表面相變膨脹，內層承受很大的拉應力，從而發生該時該溫度下的超屈服強度的塑性拉伸變形，為永久變形，使內層尺寸增大。
內層進行固相轉變而膨脹，本身受壓應力亦可能發生塑性壓縮變形，但不足以抵消原有的塑性拉伸變形。同時機床鑄件內層對再內層產生拉應力，重復第一點所述之情況，導致內部尺寸增大。整個橫斷面相變過程結束，由于內部尺寸增大，使外層產生殘余相變拉應力，中心部分為殘余壓應力。產生根本原因，就是由于臨時相變應力使內部發生單一的塑性拉伸變形，導致內部尺寸增大。結果即使固相相變過程結束，外層亦被強迫伸長而有殘余拉應力，與之相平衡的中心部分就有殘余壓應力。
收縮應力型殘余應力，機床鑄件上厚實和細薄相連接的部分，由于臨時收縮應力的作用，使厚實部分產生塑性拉伸變形，因此而形成機床鑄件的殘余應力，謂之收縮應力型殘余應力或殘余收縮應力。 | 
