鍛件冷卻工藝主要包括冷卻方式和冷卻時間。常用的冷卻介質有水、油和空氣。這些介質的冷卻能力和特性對冷卻工藝的影響很大。

       水、油和空氣三種冷卻介質中水的冷卻能力最強，水的循環和攪動使其冷卻能力進一步提高，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。水中雜質會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。在大多數情況下，鍛件的高溫下要求快冷以保證淬透，而在低溫時慢冷以減小組織應力。生產中采用水淬油冷的方式就是利用在高溫時水的冷卻能力較強，而在低溫時油的冷卻能力較弱這一特點，而達到上述這一目標。溫度的變化對油的冷卻能力影響較小，因此油溫升高仍可使用。一般生產中的油溫為20℃~80℃之間。油溫低時，粘性較大，易產生冷卻不均勻的缺點。油的循環對其冷卻能力的影響也不大。生產中將油循環或將工件上下移動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不同冷卻速度的要求，所以正在廣泛發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鍵。回火溫度對鍛件的機械性能總的影響是：隨著回火溫度的升高，其強度和內應力下降，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，表現在：各種性能指標的具體數值不一樣；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。

       在選擇回火溫度時應特別注意鋼中碳、鉻鉬和釩的含量,當這些元素含量較高時，回火溫度應高些，反之則應低些。另外，對特別重要的零件，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械性能。

       大鍛件熱處理中往往需要進行兩次回火。第二次回火常常是為了準確調整第一次回火后的機械性能，使之滿足設計要求。顯然，這時第二次回火溫度應根據第一次回火后機械性能的測定結果和設計要求，參照生產經驗加以確定。這時，第二次回火溫度往往高于第一次回火溫度。此外，對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定，在隨后冷卻過程中分解成馬氏體或其他轉變產物。這種未經回火的殘余奧氏體轉變產物的存在,將降低鍛件的屈強比和沖擊韌性。這時,第二次回火的目的就是使這些轉變產物進行回火，以提高鍛件的屈強比和沖擊韌性。

       對于有中心孔的大氣澆注的轉子鍛件，第一次回火達到機械性能后，再在稍低溫度下進行長期去氫回火，可以改善塑性與韌性指標。

       回火均溫是指鍛件表面溫度與爐子溫度達到一致的過程。均溫時間是指儀表到達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間。一般鍛件表面火色只能憑經驗確定，但在低溫回火時，往往看不出鍛件的火色，因此回火工藝規范中并不給出均溫時間，而是將保溫時間廷長一半來保證達到均溫的要求。

       均溫結朿后，開始保溫。在保溫過程中，淬火組織完成回火轉變。回火保溫開始后鍛件的機械性能急劇變化（強度和硬度下降，塑性和韌性提高）,淬火殘余內應力迅速降低。隨著保溫時間的延長，性能變化和內應力消除逐步減慢，當到達一定時間后，性能和應力變化就趨向穩定。鍛件的性能和應力變化達到穩定值所需的最短時間就是回火的保溫時間。回火過程主要是消除淬火冷卻過程中鍛件內部的殘余應力，得到一定分散度的回火組織，以滿足規定的機性能要求。

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