锻件在冷却时的应力有哪几种？

坯料在加过程中会产生内应力，同样，车轮锻件在冷却过程中也会引起内应力。由于车轮锻件冷却后期温度较低而呈弹性状态，因此冷却内应力的危险性比加热内应力更大。内应力有温度，组织应力和锻造变形不均匀引起的残余应力。

                                                                                    
车轮锻件在冷却过程中的内应力

温度应力：车轮锻件在冷却初期，表层冷却块，体积收缩较大，心部冷却慢，体积收缩较小。由于表层的收缩受到心部的阻碍，结果在表层产生拉应力，心部为压应力。到了冷却后期，车轮锻件表面温度已近室温，基本上不再收缩，这时表层反而阻碍心部继续收缩，导致温度应力符号发生改变。

如起车轮锻件材料为抗力大，塑性低的硬钢，在冷却初期表层产生的拉应力不能得到松弛，就是在冷却后期，尽管心部体积收缩对表层产生附加压应力，也只能使表层初期产生的拉应力有所降低，而不会使温度应力符号发生改变，表层仍为拉应力，心部仍为压应力。
因此，软钢车轮锻件冷却时可能出现内裂，硬钢车轮锻件冷却时则易产生外裂。

冷却温度应力和加热温度应力一样，是三向应力状态，最大也是轴向应力。
组织应力：车轮锻件在冷却过程中若有相变发生，由于相变前后组织的比容不同，而且转变是在一定温度范围内完成，故在相与相之间产生组织应力。当车轮锻件表里不一致时，这种组织应力更为明显。

如车轮锻件在冷却过程中有马氏体转变时，随着锻件温度降低，表层先进行马氏体转变，由于马氏体的比容大于奥氏体的比容，这时所引起的组织应力为，表层是压应力，心部为拉应力。但是这时心部温度比较高，处于塑性良好的奥氏体状态，通过局部塑性变形，上述应力很快得到松弛。随后车轮锻件继续冷却，心部也发生马氏体转变，这时产生的组织应力，心部是压应力，表层为拉应力。应力不断增大，直到马氏体的转变结束为止。由于钢中所有相的比容均比奥氏体大，因此当锻件冷却发生其它组织转变时，所产生的组织应力同样具有上述规律。
                                                                                    

冷却时产生的组织应力也和加热时产生的组织应力一样是三向应力，且其中切向应力最大，这是引起表面纵向裂纹的主要原因。

残余应力：车轮锻件在锻压成形过程中，由于变形不均所引起的附加应力，如未能及时再结晶软化将其消除，锻后便成为残余应力保留下来。残余应力在车轮内部的分布，根据变形不均的情况而不同，可能是表层为拉应力而心部为压应力，或者与此相反。

可以看出，车轮锻件在冷却过程中，存在上述三种内应力，总的内应力为三者叠加。当叠加的应力值超过材料的强度极限时，便会在起重机车轮锻件相应部位引起裂纹，冷却裂纹常常是在温度较低时和塑性较差的材料中发生。如果叠加的内应力没有造成破坏，冷却终了便会以残余应力形式保留下来，给后续热处理增加不利因素。
 因此，了解车轮锻件冷却过程的特点及其缺陷形成的原因，对于选择冷却方法，制订冷却规范是非常必要的。