坯料在加過程中會產生內應力，同樣，車輪鍛件在冷卻過程中也會引起內應力。由于車輪鍛件冷卻后期溫度較低而呈彈性狀態，因此冷卻內應力的危險性比加熱內應力更大。內應力有溫度，組織應力和鍛造變形不均勻引起的殘余應力。

                                                                                    
車輪鍛件在冷卻過程中的內應力

溫度應力：車輪鍛件在冷卻初期，表層冷卻塊，體積收縮較大，心部冷卻慢，體積收縮較小。由于表層的收縮受到心部的阻礙，結果在表層產生拉應力，心部為壓應力。到了冷卻后期，車輪鍛件表面溫度已近室溫，基本上不再收縮，這時表層反而阻礙心部繼續收縮，導致溫度應力符號發生改變。

如起車輪鍛件材料為抗力大，塑性低的硬鋼，在冷卻初期表層產生的拉應力不能得到松弛，就是在冷卻后期，盡管心部體積收縮對表層產生附加壓應力，也只能使表層初期產生的拉應力有所降低，而不會使溫度應力符號發生改變，表層仍為拉應力，心部仍為壓應力。
因此，軟鋼車輪鍛件冷卻時可能出現內裂，硬鋼車輪鍛件冷卻時則易產生外裂。

冷卻溫度應力和加熱溫度應力一樣，是三向應力狀態，最大也是軸向應力。
組織應力：車輪鍛件在冷卻過程中若有相變發生，由于相變前后組織的比容不同，而且轉變是在一定溫度范圍內完成，故在相與相之間產生組織應力。當車輪鍛件表里不一致時，這種組織應力更為明顯。

如車輪鍛件在冷卻過程中有馬氏體轉變時，隨著鍛件溫度降低，表層先進行馬氏體轉變，由于馬氏體的比容大于奧氏體的比容，這時所引起的組織應力為，表層是壓應力，心部為拉應力。但是這時心部溫度比較高，處于塑性良好的奧氏體狀態，通過局部塑性變形，上述應力很快得到松弛。隨后車輪鍛件繼續冷卻，心部也發生馬氏體轉變，這時產生的組織應力，心部是壓應力，表層為拉應力。應力不斷增大，直到馬氏體的轉變結束為止。由于鋼中所有相的比容均比奧氏體大，因此當鍛件冷卻發生其它組織轉變時，所產生的組織應力同樣具有上述規律。
                                                                                    

冷卻時產生的組織應力也和加熱時產生的組織應力一樣是三向應力，且其中切向應力最大，這是引起表面縱向裂紋的主要原因。

殘余應力：車輪鍛件在鍛壓成形過程中，由于變形不均所引起的附加應力，如未能及時再結晶軟化將其消除，鍛后便成為殘余應力保留下來。殘余應力在車輪內部的分布，根據變形不均的情況而不同，可能是表層為拉應力而心部為壓應力，或者與此相反。

可以看出，車輪鍛件在冷卻過程中，存在上述三種內應力，總的內應力為三者疊加。當疊加的應力值超過材料的強度極限時，便會在起重機車輪鍛件相應部位引起裂紋，冷卻裂紋常常是在溫度較低時和塑性較差的材料中發生。如果疊加的內應力沒有造成破壞，冷卻終了便會以殘余應力形式保留下來，給后續熱處理增加不利因素。
 因此，了解車輪鍛件冷卻過程的特點及其缺陷形成的原因，對于選擇冷卻方法，制訂冷卻規范是非常必要的。