坯料加熱時(shí)由于殘余應(yīng)力、溫度應(yīng)力、組織應(yīng)力之和超過(guò)材料的強(qiáng)度極限便可形成裂紋。同樣，鍛件在冷卻過(guò)程中也會(huì)引起溫度應(yīng)力、組織應(yīng)力以及殘余應(yīng)力而有可能形成裂紋。如果裂紋深度在加工范圍內(nèi)，可以使用砂輪或風(fēng)鏟清除，但如果裂紋超過(guò)鍛件余量的范圍，則將報(bào)廢。
1、溫度應(yīng)力：冷卻初期，鍛件表面溫度明顯降低，體積收縮較大；而心部溫度較髙，收縮較小，表層收縮趨勢(shì)受心部阻礙，結(jié)果在表層受到拉應(yīng)力，心部則受到與其方向相反的壓應(yīng)力。對(duì)于塑性較好變形抗力較小的軟鋼，這時(shí)由于心部溫度仍然很高，變形抗力小，且塑性較好，還可以產(chǎn)生微量塑性變形，使溫度應(yīng)力得以松弛，緩和這種溫度應(yīng)力。到了冷卻后期，鍛件表面溫度已接近室溫，基本上不再收縮，這時(shí)表層反而阻礙心部繼續(xù)收縮，導(dǎo)致了溫度應(yīng)力的反向，即心部由壓應(yīng)力轉(zhuǎn)為拉應(yīng)力，而表層由拉應(yīng)力轉(zhuǎn)為壓應(yīng)力。
2、組織應(yīng)力：鍛件在冷卻過(guò)程中如有相變發(fā)生，由于相變前后組織的比容不同，而且相轉(zhuǎn)變是在一定溫度范圍內(nèi)完成，因此鍛件表層和心部相變不同時(shí)進(jìn)行而產(chǎn)生組織應(yīng)力。冷卻時(shí)的組織應(yīng)力和加熱時(shí)一樣也是三向應(yīng)力狀態(tài)，且切向應(yīng)力最大，這就是有時(shí)引起表層縱裂的原因之一。
3、殘余應(yīng)力：加熱后的坯料在鍛造過(guò)程中，由于變形不均勻和加工硬化所引起的內(nèi)應(yīng)力，如未能及時(shí)通過(guò)再結(jié)晶軟化將其消除，便會(huì)在鍛后成為殘余應(yīng)力保持下來(lái)。殘余應(yīng)力在鍛件內(nèi)的分布根據(jù)變形不均的情況而有所不同，其中的拉應(yīng)力可能出現(xiàn)在鍛件表層，也可能在心部?？傊?鍛件在冷卻過(guò)程中總的內(nèi)應(yīng)力為上述3種應(yīng)力的疊加。當(dāng)總的內(nèi)應(yīng)力超過(guò)材料某處的強(qiáng)度極限時(shí)，便會(huì)在鍛件的相應(yīng)部位產(chǎn)生裂紋。如不足以形成裂紋，也會(huì)以殘余應(yīng)力形式保留下來(lái)，給后續(xù)熱處理增加不利因素。在冷卻前期，鍛件內(nèi)部溫度尚高而表面溫度較低時(shí)，有可能由于溫度應(yīng)力引起鍛件的開裂, 但大多數(shù)情況下冷卻裂紋是由組織應(yīng)力引起。如高速鋼、和馬氏體不誘鋼的冷卻裂紋多數(shù)屬于此種情況。因?yàn)橛捎隈R氏體轉(zhuǎn)變而引起的組織應(yīng)力是在較低溫度下產(chǎn)生的，這時(shí)材料的塑性已較低。高速鋼鍛件在室溫仍進(jìn)行由殘余奧氏體向馬氏體的轉(zhuǎn)變，使鍛件表面拉應(yīng)力不斷增加并產(chǎn)生裂紋，故生產(chǎn)上規(guī)定高速鋼鍛件鍛后24h內(nèi)必須進(jìn)行退火。一般情況下，鍛件尺寸越大，導(dǎo)熱系數(shù)越小，冷卻越快，溫度應(yīng)力和組織應(yīng)力越大，越易產(chǎn)生裂紋。
