在外力消除后仍保留在金屬內部的應力稱為殘余應力或內應力。殘余應力是由于金屬的不均勻變形和不均勻的體積變化造成的。殘余應力按內應力作用范圍，可分為宏觀內應力（第一類殘余應力）、晶界內應力（第二類殘余應力）和晶格畸變內應力（第三類殘余應力）。

宏觀內應力：當金屬發送不均勻變形，而物體的完整性又限制這種不均勻變形的自由發展時，在金屬物體內大部分體積之間產生互相平衡起來的應力，這種因變形不均勻所出現的應力稱為宏觀內應力。

晶間內應力：由于金屬各晶粒的空間取向不同，在發送變形時，相鄰的兩個晶粒發生了不均勻變形，兩者之間相互制約而產生平衡，阻礙變形的自由發展，變形結束后殘留在晶體內形成晶間內應力。

晶格畸變內應力：變形不均勻不僅表現在各晶粒之間，因受其周圍晶粒影響不同，在同一晶粒各個部位也存在變形不均勻，產生一定晶格畸變，限制變形的自由發展，變形后殘留在晶粒內部形成晶格畸變內應力。

殘余應力會導致工作變形、開裂和部分尺寸或形狀改變，縮短工件的使用壽命。為了消除殘余應力，一般采用熱處理法和機械處理法。允許退火的金屬材料可以采用退火的方法消除殘余應力。消除殘余應力的退火一般在較低的溫度（低于再結晶溫度）下進行，即恢復期，此時殘余應力可大部分消除，而不會引起材料強度的降低；在較高溫度下退火雖然能徹底消除殘余應力，但會造成金屬力學性能改變，特別是強度的降低和制品晶粒的粗化。機械處理法是在制品的表面在附加一些表面變形，使之產生新的壓副應力以抵消制品內的殘余應力或盡量減小其數值。當材料表面有拉伸殘余應力時才可以該方法。例如管棒材的多輥矯直，帶材的拉彎矯、張力退火等均是消除殘余應力的有效方法。