殘余應力對材料和部件的尺寸穩(wěn)定性、抗應力腐蝕、疲勞強度、相變等性能有很大影響。一般認為壓應力有益于提高構(gòu)件的疲勞強度，拉應力可促使裂紋開裂、對應力腐蝕和疲勞壽命產(chǎn)生不利影響。因此，對殘余應力研究很有實際意義，其測量受到學術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注，測控殘余應力以提高工件或材料的性能和使用壽命在工程應用上很重要。
1 內(nèi)應力的分類與 X 射線衍射效應
內(nèi)應力是指沒有外力或外力矩作用而在物體內(nèi)部存在并自身保持平衡的應力。依據(jù)對晶體的X射線衍射現(xiàn)象的不同，可將內(nèi)應力分為三類：
2 什么是殘余應力？
國內(nèi)科技文獻習慣將第I類內(nèi)應力稱為殘余應力。一般英、美文獻中把第I類內(nèi)應力稱為“宏觀應力”（Macrostress），把第II類和第III類內(nèi)應力合稱為“微觀應力”（Microstress）。
殘余應力可以認為是 第I類內(nèi)應力的工程名稱。至于通常所說的“熱處理應力”、“焊接應力”、“鑄造應力”等則是實施這些工藝的過程中產(chǎn)生并殘留的殘余應力的簡稱。
3 X射線衍射法測量殘余應力的基本原理（sin2ψ法）
Ｘ射線衍射測量殘余應力的基本原理是以測量衍射角的偏移為基礎(chǔ)，得到應變，而后通過彈性力學計算得到殘余應力。
在無應力狀態(tài)，衍射角2θ不隨晶面方位角ψ變化而變化。當試樣中存在殘余應力時，晶面間距將發(fā)生變化，發(fā)生布拉格衍射時，產(chǎn)生的衍射峰也將隨之移動，而且移動距離的大小與應力大小相關(guān)。
在拉應力狀態(tài)，晶面方位角ψ越大，晶面間距d也越大，依據(jù)布拉格定律，衍射角2θ就越??；相反，在壓應力狀態(tài)，晶面方位角ψ越大，晶面間距d也越小，相應地，衍射角2θ就越大。
可以推想，衍射角2θ隨晶面方位角ψ變化而變化的快慢程度，直接反映出應力值的大小。根據(jù)布拉格定律和彈性理論，可以推導出：
其中，K為應力常數(shù)。這樣，只要測出不同晶面方位角ψ對應的衍射角2θ，求出2θ對sin2ψ的斜率，就可以根據(jù)上式算出應力σ。
4 XRD殘余應力的測量方法
1) 同傾法
試樣的Ψ轉(zhuǎn)軸與衍射儀的θ/2θ軸重合，Ψ角在計數(shù)管掃描平面內(nèi)變化，上述兩個平面重合，測定的是試樣橫向的表面應力。這種Ψ角設(shè)置方式在國內(nèi)稱為常規(guī)法，在歐洲叫做Ω-測角儀。
2) 側(cè)傾法
若試樣的Ψ轉(zhuǎn)軸與衍射儀的θ/2θ軸垂直，即上述兩個平面相互垂直，試樣表面法線S3與計數(shù)管掃描平面之間的夾角為Ψ，測定的是試樣軸向（S1軸方向）的表面應力。這種Ψ角設(shè)置方式在國內(nèi)稱為側(cè)傾法，在歐洲叫做Ψ-測角儀。
3) GID法
以小角度掠射的方法進行殘余應力分析，主要適用于薄膜樣品。
5 X射線衍射應力測量參數(shù)選擇
1) 衍射峰
2) Psi或Chi軸
3) Phi軸
6 應用舉例-碳鋼的殘余應力分析
典型的儀器配置及測量參數(shù)
采用上述參數(shù)測量后，根據(jù)樣品中應力狀態(tài)的不同，主要存在以下幾種典型的應力曲線：
典型應力測試曲線1：線性曲線-無應力試樣
