六角钢管工件在加热和冷却过程中，表层与芯部之间的冷却速度和时间不匹配会形成温差，导致体积膨胀和收缩不均匀，产生应力。也就是热应力。在热应力的作用下，由于表层的初始温度低于芯部的初始温度，而收缩率也大于芯部，因此芯部被拉伸。即在热应力的作用下，工件表面最终被压缩，芯子被拉出。这种现象受冷却速度、材料成分、热处理工艺等因素的影响。
六角钢

冷却速度越快，含碳量和合金成分越高，冷却过程中由热应力引起的不均匀塑性变形越大，最终残余应力也越大。另一方面，由于钢在热处理过程中的组织变化，即从奥氏体转变为马氏体，比容的增加伴随着工件体积的膨胀。此外，工件的不同部分会发生相变，导致体积增长不一致。组织应力变化的最终结果是表面的拉应力和核心的压应力，这与热应力正好相反。结构应力的大小与工件马氏体转变区材料的冷却速度、几何形状和化学成分有关。