反复高温循环所产生的热应力会导致热轧辊的逐渐断裂，这是热轧辊表面表面出现微表层的现象。
　　在轧制过程中，热轧辊交替地由冷和热交替改变，导致表面出现严重的应变，并逐渐导致热疲劳裂纹的产生。典型的热疲劳损伤是一种称为“热龟裂”的表面破裂。热龟裂是由热循环应力、拉伸应力和塑性应变等多种因素共同作用形成的。塑性应变使裂纹出现，拉伸应力使裂纹扩展。
　　此外，热轧辊的表面温度和热疲劳的外观也密切相关。当表面温度达到600℃时，热膨胀力和应力与普通热钢所能承受的温度一样高，会产生热裂纹。