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

熱應力是鍛件在加熱和冷卻時伴有熱脹冷縮現(xiàn)象，當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)應力，稱為熱應力。

車輪鍛件在熱處理過程中，其熱應力的變化主要表現(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，此時表面受壓應力，心部受拉應力。

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)生拉應力，心部則產(chǎn)生壓應力，當冷卻到一定溫度時，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，此時表層受到壓應力，而心部則受拉應力，在冷卻結(jié)束后此應力仍存在于鍛件內(nèi)部，稱為殘留應力。

相變應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、正確，執(zhí)行工藝要嚴格、準確。髙溫合金的重要鍛件，即使小量生產(chǎn)，也應采用模鍛。

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)應力的主要原因。

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

工件熱處理后的殘余內(nèi)應力是上述幾種內(nèi)應力的綜合作用結(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，所以可以認為加熱時的熱應力和組織應力能夠通過鍛件中的塑性變形、回復與再結(jié)晶等過程松弛掉，因而可以認為熱處理后工件中剩下的僅僅是冷卻過程中的熱應力和組織應力的疊加結(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。