外力撤除后在材料內部殘留的應力就是殘余應力。但是，習慣上將殘余應力分為微觀應力和宏觀應力。兩種應力在X射線衍射譜中的表現是不相同的。微觀應力是指晶粒內部殘留的應力，它的存在，使衍射峰變寬。這種變寬通常與因為晶粒細化引起的衍射峰變寬混雜在一起，兩者形成卷積。通過測量衍射峰的寬化，并采用近似函數法或傅立葉變換方法來求得微觀應力的大小。宏觀應力是指存在于多個晶體尺度范圍內的應力，相對于微觀應力存在的范圍而視為宏觀上存在的應力。一般情況下，殘余應力的術語就是指在宏觀上存在的這種應力。宏觀殘余應力(以下稱殘余應力)在X射線衍射譜上的表現是使峰位漂移。當存在壓應力時，晶面間距變小，因此，衍射峰向高度度偏移，反之，當存在拉應力時，晶面間的距離被拉大，導致衍射峰位向低角度位移。通過測量樣品衍峰的位移情況，可以求得殘余應力。

X射線衍射法測量殘余應力的基本原理：

X射線衍射測量殘余內應力的基本原理是以測量衍射線位移作為原始數據，所測得的結果實際上是殘余應變，而殘余應力是通過虎克定律由殘余應變計算得到的。

其基本原理是：當試樣中存在殘余應力時，晶面間距將發生變化，發生布拉格衍射時，產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。用波長λ的X射線，先后數次以不同的入射角照射到試樣上，測出相應的衍射角2θ，求出2θ對sin2ψ的斜率M，便可算出應力σψ。

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