鍛件在冷卻過程中引起的內應力有溫度應力、組織應力和殘餘應力。
1.溫度應力
在鍛件冷卻的初期， 外層冷卻快而體積收縮大， 心部冷卻慢而體積收縮小。 外層的收縮受到心部的阻礙， 於是產生溫度應力， 外層為拉應力， 心部為壓應力。
如果鍛件材料為變形抗力小、容易變形的軟鋼， 冷卻初期外層產生的拉應力， 由於局部塑性變形而得到鬆弛， 數值較小。 隨著鍛件的繼續冷卻， 到冷卻後期， 外層溫度很低， 體積收縮停止， 而心部體積收縮卻受到外層的牽制， 可能會使溫度應力的方向發生改變：外層變為壓應力，
如果鍛件材料為變形抗力大、難變形的硬鋼， 外層在冷卻初期產生的拉應力不能得到鬆弛， 數值很大；冷卻後期， 儘管心部體積收縮對外層產生附加壓應力， 也只能使外層已有的拉應力有所降低， 而不會使溫度應力的方向發生改變，
因此， 軟鋼鍛件冷卻時可能出現內裂， 而硬鋼鍛件冷卻時則可能產生外裂。
2.組織應力
鍛件在冷卻過程中如果有相變發生， 會產生組織應力。 與加熱時相同， 組織應力也是由於相變前後組織的比容發生變化， 並且外層和心部相變先後不同引起的。
以鍛件在冷卻過程中發生馬氏體轉變為例， 隨著鍛件溫度降低， 外層先進行馬氏體轉變。 馬氏體的比容大於奧氏體的比容， 外層發生膨脹， 而心部尚未轉變， 對於外層的膨脹產生牽制作用， 因此組織應力是：外層為壓應力， 心部為拉應力。 但是此時心部溫度比較高， 還處於塑性好的奧氏體狀態， 通過局部塑性變形， 組織應力能夠得到鬆弛。
冷卻時的組織應力也是三向應力， 並且周向應力最大， 這是引起表面冷卻縱裂的主要原因。
3.殘餘應力
鍛件在成形過程中， 由於不均勻變形、加工硬化所引起的內應力， 若果未能及時得到再結晶軟化消除， 鍛後便成為殘餘應力保留下來。 殘餘應力在鍛件內的分佈， 根據變形不均勻的情況而不同。
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