車輪鍛件在熱處理過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力有熱應(yīng)力和相變應(yīng)力，它們的形成原因和作用是不同的。

熱應(yīng)力是鍛件在加熱和冷卻時伴有熱脹冷縮現(xiàn)象，當(dāng)鍛件表面與心部由于加熱或冷卻速度不同，造成溫度差，其體積的膨脹或收縮在表面與心部也就不一樣，這種由于溫度差而產(chǎn)也體積變化的不同時性所引起的內(nèi)應(yīng)力，稱為熱應(yīng)力。

車輪鍛件在熱處理過程中，其熱應(yīng)力的變化主要表現(xiàn)為：鍛件加熱時，表面升溫速度快于心部，表面溫度高而膨脹，心部溫度低而未膨脹，此時表面受壓應(yīng)力，心部受拉應(yīng)力。

火車輪鍛件透熱后，心部溫度升高而膨脹，此時鍛件表現(xiàn)出體積膨脹；工件冷卻時，表層冷卻速度快于心部，表層要收縮，心部溫度高阻止收縮，對表層產(chǎn)生拉應(yīng)力，心部則產(chǎn)生壓應(yīng)力，當(dāng)冷卻到一定溫度時，表層巳經(jīng)冷硬不再收縮，而心部由于繼續(xù)冷卻要發(fā)生收縮，此時表層受到壓應(yīng)力，而心部則受拉應(yīng)力，在冷卻結(jié)束后此應(yīng)力仍存在于鍛件內(nèi)部，稱為殘留應(yīng)力。

相變應(yīng)力是車輪鍛件熱處理過程中發(fā)生組織轉(zhuǎn)變時，由于不同組織的質(zhì)量體積不同，因此鍛件必然發(fā)生質(zhì)量體積變化。

在實際生產(chǎn)中，多數(shù)車輪鍛件是鍛后接著熱裝爐進行正火回火處理。鍛后空冷的鍛件只能冷裝爐進行正火回火處理。正火后進行過冷的目的是為了降低鍛件的中心溫度，經(jīng)適當(dāng)保溫使溫度均勻，同時也能起到除氫的作用。過冷溫度因鋼種不同而不同，一般熱裝爐為350-400℃或400-450℃，冷裝爐為300-450℃。

為避免高溫鍛件產(chǎn)生粗品，鍛造加工中還應(yīng)注意高溫鍛件的粗晶，原材料及鍛造工藝過程中各個環(huán)節(jié)（包栝加熱、變形、模具、潤滑、操作等）均有關(guān)系，因此，為保證鍛件質(zhì)量穩(wěn)定，工藝編制要詳細(xì)、正確，執(zhí)行工藝要嚴(yán)格、準(zhǔn)確。髙溫合金的重要鍛件，即使小量生產(chǎn)，也應(yīng)采用模鍛。

不間牌號高溫鍛件的再結(jié)晶特性有所不同。例如，多數(shù)高溫合金的臨界變形程度為3%-5%，而GH135合金為4%-6%，鍛造時應(yīng)使各處變形程度超過上述數(shù)值。

不同冶煉方法、不同爐號的同脾號高溫鍛件，由于化學(xué)成分的實際含量有差別，因此實際再結(jié)晶溫度和聚集再結(jié)晶溫度常常是不一樣的。強碳化物和金屬間化合物的形成元素碳、鉬、鈦等的影響更為明顯。

眾所周知，鋼中熱或冷卻時要發(fā)生膨脹或收縮；此外，相變時也有膨脹和收縮。車輪鍛件在加熱或冷卻時，其內(nèi)外不可能同時均勻地被加熱或冷卻，工件內(nèi)外存在著溫差，從而引起比容差。同樣，工件在加熱或冷卻時，其心部和表面也不可能同時發(fā)生組織轉(zhuǎn)變，因而也引起比容差。這些比容差就是熱處理時產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力的主要原因。

其中由工件內(nèi)外溫差所引起的內(nèi)應(yīng)力稱為“熱應(yīng)力”，而由工件內(nèi)外組織轉(zhuǎn)變的時刻不同所引起的應(yīng)力稱為“組織應(yīng)力”，此外還有沿工件截面上的組織差異所引起的應(yīng)力。

工件熱處理后的殘余內(nèi)應(yīng)力是上述幾種內(nèi)應(yīng)力的綜合作用結(jié)果。工件加熱時，加熱時間較長，有較充分的保溫時間，而且工件在高溫下具有良好的塑性，所以可以認(rèn)為加熱時的熱應(yīng)力和組織應(yīng)力能夠通過鍛件中的塑性變形、回復(fù)與再結(jié)晶等過程松弛掉，因而可以認(rèn)為熱處理后工件中剩下的僅僅是冷卻過程中的熱應(yīng)力和組織應(yīng)力的疊加結(jié)果。這樣，問題就簡便些了。

三種車輪鍛件的熱處理工藝分別是不完全退火、完全退火和等溫退火。