在加热时钢锭（坯）截面上的温度分布是不均匀的，因此钢锭（坯）截面各部位的热膨胀也不同口中心温度低，热膨胀小：表面温度高，热膨胀大。中心受到拉力，表面受到压力，导致各层之间产生内应力。这种由温差产生的内应力称热应力或温度应力。热应力值的大小取决于温度沿截面的传递情况。加热速度越快、截面面积越大、导热性越差，产生的热应力越大。当热应力超过该温度下钢的强度时，就会产生应力裂纹。
钢在加热或冷却过程中，当温度达到相变温度时，金属产生同素异构转变。由体心立方品格转变为面心立方品格时，体积膨胀。因此当出现两相或多相时钢的组织内部产生应力，称这种应力为组织应力。
浇注钢锭时由于表面冷却快，中心冷却慢所造成的温度应力、钢内气体产生的应力以及低温相变造成的应力，在钢锭完全冷却后仍保留在钢锭内部，称这些应力为铸造应力或叫钢锭的残余应力，其方向如果与其它内应力一致，加热时容易产生裂纹。例如滚动轴承钢锭加热时容易产生响裂（也称鸟巢裂口）缺陷，就是这个原因。
热应力、组织应力和残余应力，在金属加热、冷却及变形过程中统称为内应力。