Las tensiones residuales (TR) en el forjado en caliente degradan severamente la precisión de mecanizado y la estabilidad de las piezas de superaleación. Esta es la principal razón de la deformación durante el mecanizado mecánico posterior. Las TR necesitan ser reconocidas, así como la microestructura y las propiedades logradas por el forjado. En este estudio, se presentan una simulación y una investigación experimental sobre la compresión de un solo paso de GH4169. Se establecen las variaciones de TR con la temperatura de forjado, la velocidad de carga y la velocidad de enfriamiento mediante simulación por elementos finitos (EF). Basado en los resultados de EF, se lleva a cabo un experimento a una temperatura de 1020, una velocidad de carga de 25 mm/s y una cantidad de prensado de 16 mm, seguido inmediatamente de enfriamiento con agua. Se propone un nuevo método de despojo de capas para la medición y corrección de TR interiores de alta eficiencia. En comparación con el método tradicional de despojo de capas con galgas de deformación, la eficiencia de medición del nuevo método de despojo de capas se incrementa en 10 veces. Mientras tanto, se recopilan fotografías de granos y se resume la evolución del tamaño de grano; así, las TR se caracterizan y evalúan desde el ángulo de los granos. Se demuestra que el nivel de TR aumenta con el incremento de la temperatura de forjado, la velocidad de carga y la velocidad de enfriamiento, mientras que el método de enfriamiento influye tanto en el valor como en la distribución de las tensiones. Las TR compresivas cambian a tensiles, mientras que el tamaño promedio de grano se reduce desde las superficies hacia el centro. En las regiones compresivas, los valores de tensión comparten las mismas reglas que el tamaño de grano, mientras que, en las regiones tensiles, son contrarias. Los niveles de TR se dividen de acuerdo con el estándar de grado de grano. Según la ley de distribución de tensiones residuales y granos del blank, se puede determinar la posición óptima de la pieza en el blank. En comparación con la posición central de la pieza en el blank, la tensión residual de la pieza se reduce en un 70%. Los resultados proporcionan estrategias útiles para un mejor diseño de la tecnología de forjado, exámenes de calificación y mecanizado mecánico posterior.