鍛件冷卻工藝主要包括冷卻方式和冷卻時(shí)間。常用的冷卻介質(zhì)有水、油和空氣。這些介質(zhì)的冷卻能力和特性對(duì)冷卻工藝的影響很大。

       水、油和空氣三種冷卻介質(zhì)中水的冷卻能力最強(qiáng)，水的循環(huán)和攪動(dòng)使其冷卻能力進(jìn)一步提高，噴水冷卻能力更為激烈。水溫升高，使高溫階段的冷卻能力降低而低溫階段變化不大，因此要求激冷的鍛件水溫不能升高。水中雜質(zhì)會(huì)大大地改變水的冷卻能力，各地水的冷卻能力也各不相同，鹽水的冷卻能力比水大。

       油的冷卻能力比水小（尤其是在低溫階段），最大相差28倍。在大多數(shù)情況下，鍛件的高溫下要求快冷以保證淬透，而在低溫時(shí)慢冷以減小組織應(yīng)力。生產(chǎn)中采用水淬油冷的方式就是利用在高溫時(shí)水的冷卻能力較強(qiáng)，而在低溫時(shí)油的冷卻能力較弱這一特點(diǎn)，而達(dá)到上述這一目標(biāo)。溫度的變化對(duì)油的冷卻能力影響較小，因此油溫升高仍可使用。一般生產(chǎn)中的油溫為20℃~80℃之間。油溫低時(shí)，粘性較大，易產(chǎn)生冷卻不均勻的缺點(diǎn)。油的循環(huán)對(duì)其冷卻能力的影響也不大。生產(chǎn)中將油循環(huán)或?qū)⒐ぜ舷乱苿?dòng)的主要目的是使工件冷卻均勻和防止局部油溫上升過高。

       空氣的冷卻能力很低（尤其在低溫階段）。流動(dòng)空氣與靜止空氣的冷卻能力相差很大。

       水、油、空氣的冷卻能力都有一定范圍的限制，不能完全滿足鍛件對(duì)不同冷卻速度的要求，所以正在廣泛發(fā)展和采用噴霧冷卻的方式。

       回火溫度的選擇是制定回火工藝的關(guān)鍵。回火溫度對(duì)鍛件的機(jī)械性能總的影響是：隨著回火溫度的升高，其強(qiáng)度和內(nèi)應(yīng)力下降，塑性和韌性升高。由于鍛件的鋼種和尺寸等差別，其性能變化是不一樣的，表現(xiàn)在：各種性能指標(biāo)的具體數(shù)值不一樣；各種性能上升或下降程度不一樣；各種性能之間的配合不一樣。

       在選擇回火溫度時(shí)應(yīng)特別注意鋼中碳、鉻鉬和釩的含量,當(dāng)這些元素含量較高時(shí)，回火溫度應(yīng)高些，反之則應(yīng)低些。另外，對(duì)特別重要的零件，考慮到碳等元素的偏析，鍛件的水口端和冒口端最好采用不同的回火溫度，以使鍛件軸向有較均勻的機(jī)械性能。

       大鍛件熱處理中往往需要進(jìn)行兩次回火。第二次回火常常是為了準(zhǔn)確調(diào)整第一次回火后的機(jī)械性能，使之滿足設(shè)計(jì)要求。顯然，這時(shí)第二次回火溫度應(yīng)根據(jù)第一次回火后機(jī)械性能的測(cè)定結(jié)果和設(shè)計(jì)要求，參照生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)加以確定。這時(shí)，第二次回火溫度往往高于第一次回火溫度。此外，對(duì)于某些髙合金鋼的第二次回火,則是考慮殘余奧氏體分解產(chǎn)物的回火問題。殘余奧氏體在第一次回火保溫后變得較不穩(wěn)定，在隨后冷卻過程中分解成馬氏體或其他轉(zhuǎn)變產(chǎn)物。這種未經(jīng)回火的殘余奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的存在,將降低鍛件的屈強(qiáng)比和沖擊韌性。這時(shí),第二次回火的目的就是使這些轉(zhuǎn)變產(chǎn)物進(jìn)行回火，以提高鍛件的屈強(qiáng)比和沖擊韌性。

       對(duì)于有中心孔的大氣澆注的轉(zhuǎn)子鍛件，第一次回火達(dá)到機(jī)械性能后，再在稍低溫度下進(jìn)行長期去氫回火，可以改善塑性與韌性指標(biāo)。

       回火均溫是指鍛件表面溫度與爐子溫度達(dá)到一致的過程。均溫時(shí)間是指儀表到達(dá)指定回火溫度開始到鍛件表面的火色與爐膛一致，即鍛件表面溫度與爐溫一致所需的時(shí)間。一般鍛件表面火色只能憑經(jīng)驗(yàn)確定，但在低溫回火時(shí)，往往看不出鍛件的火色，因此回火工藝規(guī)范中并不給出均溫時(shí)間，而是將保溫時(shí)間廷長一半來保證達(dá)到均溫的要求。

       均溫結(jié)朿后，開始保溫。在保溫過程中，淬火組織完成回火轉(zhuǎn)變。回火保溫開始后鍛件的機(jī)械性能急劇變化（強(qiáng)度和硬度下降，塑性和韌性提高）,淬火殘余內(nèi)應(yīng)力迅速降低。隨著保溫時(shí)間的延長，性能變化和內(nèi)應(yīng)力消除逐步減慢，當(dāng)?shù)竭_(dá)一定時(shí)間后，性能和應(yīng)力變化就趨向穩(wěn)定。鍛件的性能和應(yīng)力變化達(dá)到穩(wěn)定值所需的最短時(shí)間就是回火的保溫時(shí)間。回火過程主要是消除淬火冷卻過程中鍛件內(nèi)部的殘余應(yīng)力，得到一定分散度的回火組織，以滿足規(guī)定的機(jī)性能要求。

       高溫回火時(shí)的組織轉(zhuǎn)變過程就是α相的回變和再結(jié)晶、碳化物的析出和聚集長大的過程。這些都是以原子的擴(kuò)散為基礎(chǔ)的，主要決定于溫度，時(shí)間的作用是第二位的，一般回火保溫2小時(shí)后，這種轉(zhuǎn)變過程就變得極為緩慢。而第一類內(nèi)應(yīng)力的松弛過程則要緩慢得多，一般要十多小時(shí)。一般在大鍛件的回火過程中，如前所述保溫開始時(shí)鍛件中心溫度低于表面溫度，故在保溫過程中實(shí)際上還包括一部分心部溫時(shí)間。在生產(chǎn)中一般按100毫米有效厚度保溫2小時(shí)計(jì)算，正火鍛件的回火按1.5小時(shí)/100毫米計(jì)算。回火保溫總時(shí)間不得少于4小時(shí)。