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眾所周知，鋼中熱或冷卻時要發生膨脹或收縮；此外，相變時也有膨脹和收縮。定襄鍛件在加熱或冷卻時，其內外不可能同時均勻地被加熱或冷卻，工件內外存在著溫差，從而引起比容差。同樣，工件在加熱或冷卻時，其心部和表面也不可能同時發生組織轉變，因而也引起比容差。這些比容差就是熱處理時產生內應力的主要原因。
其中由工件內外溫差所引起的內應力稱為“熱應力”，而由工件內外組織轉變的時刻不同所引起的應力稱為“組織應力”，此外還有沿工件截面上的組織差異所引起的應力。
工件熱處理后的殘余內應力是上述幾種內應力的綜合作用結果。工件加熱時，加熱時間較長，有較充分的保溫時間，而且工件在高溫下具有良好的塑性，所以可以認為加熱時的熱應力和組織應力能夠通過鍛件中的塑性變形、回復與再結晶等過程松弛掉，因而可以認為熱處理后工件中剩下的僅僅是冷卻過程中的熱應力和組織應力的疊加結果。這樣，問題就簡便些了。
三種鍛件的熱處理工藝分別是不完全退火、完全退火和等溫退火。
不完全退火是將鋼加熱到一定溫度，短時間保溫后緩慢冷卻的熱處理工藝。目的是以得到球狀珠光體及球狀碳化物組織，降低硬度，改善切削加工性能。主要用于工具鋼，軸承鋼冷模鋼。
完全退火（通常叫退火）是將亞共析鋼加熱到30~50℃，保溫使之完全奧氏體化，且成分基本均勻后，隨爐冷，砂中或耐火土粉中緩慢冷至600℃左右出爐空冷。以得到平衡狀態的組織。
目的是為了消除鍛造鍛件的應力，降低硬度，提高塑性，改善切削性能；消除粗大的晶粒，改善組織，為以后零件熱處理作好組織準備。一般用于亞共析鋼，如5CrMnMo等。
等溫退火是將鋼件加熱到20~30℃（亞共析鋼）的溫度，保溫到完全奧氏體化并均勻后，快速冷到低于一定溫度（即奧氏體不穩定的溫度）等溫保持到奧氏體完全轉變后，然后出爐空冷或隨爐冷、油冷、水冷。目的是為了得到比完全退火更為均勻的組織，有效地消除鍛造應力。比完全退火可以縮短退火時間，提高生產率。適用于亞共析鋼、共析鋼和過共析鋼。
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