金屬的機械性能決定于它的組織狀態(tài)。內(nèi)部缺陷較多的大型鋼錠通過鍛造獲得致密的鍛造組織，這是鍛造車輪經(jīng)過熱處理達到良好的綜合使用性能的基礎(chǔ)。

        鍛造工藝將鑄態(tài)組織變成鍛造組織的主要過程如下：

        1.破碎粗大的一次樹枝狀晶粒而使之細化；

        2.使氣孔、縮孔和疏松鍛合而使組織致密化；

        3.使偏析、夾雜物等不均勻組織分散而均勻化。

        這幾點也就是鍛造工藝的所謂機械冶金的主要作用。

        這種組織的變化主要是通過高溫下的拔長和鐓粗操作來實現(xiàn)的。但是拔長和鐓粗改善鍛造車輪組織和提高機械性能的同時，還使鍛造車輪產(chǎn)生各向異性。各向異性是鍛造變形過程中形成鍛造纖維的結(jié)果，是衡量鍛造車輪質(zhì)量的一個極為重要的指標。很多鍛造車輪出現(xiàn)降格使用，往往是橫向性能不合格所致。一般說來，要求縱向機械性能較高的鍛造車輪，采用拔長工序；要求橫向機械性能較高的鍛造車輪，則采用鐓粗工序。縱向和橫向性能同時要求較高的鍛造車輪，則采用拔長和鐓粗的組合工序。可以用不同的拔長鍛比和鐓粗比來調(diào)整鍛造車輪的機械性能。例如：發(fā)電機和汽輪機轉(zhuǎn)子鍛件，縱向和橫向性能都要求較高，所以不能采取過大的拔長銀比，或者如國內(nèi)外多數(shù)工廠那樣采用拔長和鐓粗的組合工藝，以達到最大的鍛透程度，又防止橫向性能降低太大。

        經(jīng)過一系列研究說明,化學(xué)成分對鍛造車輪的各向異性影響不大，碳鋼、錳鋼、鎳鉻鉬鋼在相同鍛造條件下，出現(xiàn)各向異性的程度基本相同。當(dāng)鍛比相同時，鋼錠的大小對各向異性沒有明顯的影響。

        曾經(jīng)對不同拔長鍛比和中間鐓粗對鍛造車輪機械性能的影響作過不少試驗。同時，也證實鍛比相同時，鋼錠重量對異向性的影響不大。但是鋼錠越大，由于組織不均勻性越大，內(nèi)部顯微缺陷越多，所以為了保證達到最大的鍛透程度，即達到最好的縱向和橫向性能所需的鍛比越大，即對5噸錠來說，鍛比2.5即可，而30噸則要求鍛比大于3了。

        實際上，鍛造車輪鍛造時內(nèi)部組織的變化是比較復(fù)雜的。因為無論是拔長還是鐓粗，鍛造車輪截面各處的變形程度不是均勻的。同時，盡管加熱保溫時間較長，鍛造車輪各部位的溫度仍然很難均勻一致。溫度不同，鋼的可塑性也就不同，因此鍛造時各部位的變形程度也隨之各異。這種變形程度的不均勻，使各部位的組織致密程度和缺陷鍛合程度也不均勻。所以鍛造工藝對機械性能的影響是比較復(fù)雜的。必須根據(jù)鍛造車輪的具體情況和具體的鍛造工藝進行分析，而前面所提到的一些原則和一般規(guī)律可以作為分析的參考。