焊接中、焊縫處溫度迅速升高，體積膨脹。熱影響區溫度低，阻礙焊縫膨脹，結果焊縫處產生壓應力，熱影響區產生拉應力。但此時焊縫處于塑性狀態，焊縫被壓應力墩粗，松弛了此應力。
焊后冷卻時，熱影響區冷卻速度快，很快進入彈性狀態，焊縫處溫度高，處于塑性狀態。這時焊縫收縮，較熱影響區收縮慢，焊縫阻礙熱影響區收縮，焊縫仍受壓應力，影響區受拉應力。但焊縫處于塑性狀態，焊縫的塑性墩粗，松弛了此應力。

熱影響區溫度不斷降低，冷卻速度也變慢，當焊縫的冷卻速度高于熱影響區時，焊縫收縮較快，焊縫的收縮受到熱影響區阻礙，應力方向發生了轉變，焊縫受拉應力，熱影響區受壓應力。當焊縫和熱影響區都進入彈性狀態時，因焊縫溫度高，冷卻速度快，收縮量大，熱影響區溫度低，冷卻速度低，收縮量小，焊縫收縮受到熱影響區阻礙，結果焊縫受拉應力，熱影響區受壓應力。此時沒有塑性變形，這一對壓應力，隨著溫度的降低，焊縫收縮受阻礙越來越大，拉應力也越來越大，直至室溫，拉應力可近似于屈服極限。

使用X射線衍射法的便攜式焊接應力分析儀來測量焊縫上的殘余應力是比較先進檢測手段。測量中機器人進行移動，從而可以測量幾乎任何形狀或大小的樣品的殘余應力。焊縫表面上的典型殘余應力分布圖如下:焊縫中的殘余應力通常是平行拉伸的，尤其是在焊縫橫向的焊趾區域。