鍛件從終鍛溫度冷卻到室溫的過程稱為鍛后冷卻。鍛后冷卻方法選擇不當(dāng)，可能導(dǎo)致鍛件裂紋、變形，甚至出現(xiàn)異常組織等缺陷。因此，鍛后冷卻是鍛壓工藝中的一個重要環(huán)節(jié)。
金屬加熱到高溫并經(jīng)不均勻的塑性變形后冷卻下來，必然會引 起組織和性能的變化，這些變化主要如下。
1、鍛件產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力
鍛件的冷卻和加熱都會產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。冷卻產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力比加熱產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力要危險得多。它是由冷卻溫度應(yīng)力、組織應(yīng)力和變形殘余應(yīng)力三者疊加而成的。
①冷卻溫度應(yīng)力它是由于鍛件冷卻時內(nèi)外溫差引起的。在鍛件冷卻的初期，表層冷卻快，體積收縮大，芯部冷卻慢，體積收縮小，表層的收縮受到芯部的阻礙，鍛件內(nèi)部便產(chǎn)生溫度應(yīng)力。這時，表層為拉應(yīng)力，芯部為壓應(yīng)力。隨著鍛件的繼續(xù)冷卻，這種應(yīng)力狀態(tài)會因鍛件材料的不同而有所變化；對于變形抗力小、易變形的材料，到冷卻后期，表層溫度很低，體積收縮停止，而芯部的體積收縮卻受表層的制約，結(jié)果使芯部變?yōu)槔瓚?yīng)力，而表層變?yōu)閴簯?yīng)力；對于變形抗力大、難變形的材料，由于冷卻初期表層產(chǎn)生的拉應(yīng)力得不到松弛，到冷卻后期應(yīng)力狀態(tài)沒有變化。
②組織應(yīng)力對于有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變的金屬，冷卻時會有相變發(fā) 生，相變前后組織的比容發(fā)生變化，而鍛件表里相變時間不同，因而引起組織應(yīng)力。比如金屬在冷卻過程中有馬氏體轉(zhuǎn)變時，表層先 發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，由于馬氏體的比容大于奧氏體的比容（馬氏體的 比容為0^ 127?匕⑶咖3/呂，奧氏體的比容為0，120?匕⑵啦3々），
這時引起的組織應(yīng)力，表層為壓應(yīng)力，芯部為拉應(yīng)力。隨著鍛件繼 續(xù)冷卻，芯部也發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，這時產(chǎn)生的組織應(yīng)力就變?yōu)樾静?是壓應(yīng)力，而表層為拉應(yīng)力。
③變形殘余應(yīng)力它是由鍛件在鍛壓成形過程中的變形不均 勻和加工硬化引起的。如果不能及時得到再結(jié)晶軟化將其消除，鍛 后便成為殘余應(yīng)力而保留下來。殘余應(yīng)力在鍛件內(nèi)部的分布隨變形 不均勻的情況而不同，可能是表層為拉應(yīng)力而芯部為壓應(yīng)力，或者 與此相反。
上述三種應(yīng)力疊加的結(jié)果便形成鍛件內(nèi)部的內(nèi)應(yīng)力。如果內(nèi)應(yīng)力超過材料的抗拉強(qiáng)度，就會導(dǎo)致鍛件產(chǎn)生裂紋；如果內(nèi)應(yīng)力沒有造成裂紋，則在鍛件冷卻后也會保留下來成為鍛件的殘余應(yīng)力。所以鍛件鍛后應(yīng)盡快進(jìn)行退火熱處理，以清除應(yīng)力并避免出現(xiàn)裂紋。
2、鍛件冷卻變形鍛件冷卻時，若相對的兩面冷卻速度不一致（如一面受冷風(fēng)吹，或接觸潮濕的地面），會因溫度差和組織轉(zhuǎn)變先后的不同而導(dǎo)致鍛件發(fā)生翹曲變形。
3、鍛件產(chǎn)生異常組織用鋼錠鍛制的鍛件，冷卻不當(dāng)會在鍛件內(nèi)部產(chǎn)生白點(diǎn)。白點(diǎn)的產(chǎn)生不僅與冷卻有關(guān)，還與鋼的化學(xué)成分、組織、夾雜、偏析、應(yīng)力和含氫量等有關(guān)，主要是由于鋼中氫和組織應(yīng)力共同作用的結(jié)果產(chǎn)生的。白點(diǎn)是熱乳鋼坯和大型鍛件中比較常見的缺陷，多見于馬氏體和半馬氏體鋼。
奧氏體不銹鋼（1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti等）若在800?550℃范圍內(nèi)緩冷，會有大量含鉻的碳化物沿晶界析出，使晶界產(chǎn)生貧鉻現(xiàn)象，降低鋼的抗晶間腐蝕能力。
