為獲得良好組織性能的鍛件，除了需要保證良好的原材料質(zhì)量外，還需要有合理的鍛造工藝過程和熱處理工藝。
鍛造工藝過程一般有以下工序組成，即下料、加熱、成形、鍛后冷卻、酸洗（腐蝕）及鍛后熱處理。成形工序包括自由鍛、模鍛、切邊和校正；自由鍛包括鐓粗、拔長、沖孔、彎曲及扭轉(zhuǎn)等；模鍛包括拔長、滾擠、預(yù)鍛、終鍛和頂鐓等。
從上述工序來看，鍛造工藝過程對鍛件組織和性能的影響，最終可以歸結(jié)為熱力學(xué)因素的影響。
所謂熱力學(xué)因素就是指變形溫度、變形速度、冷卻速度和應(yīng)力狀態(tài)等等。
選擇合理的熱力學(xué)因素，可以通過下列幾方面來改善原材料的組織：
1．打碎柱狀晶，改善宏觀偏析，把鑄態(tài)組織變?yōu)殄憫B(tài)組織，并在合適的溫度和應(yīng)力條件下，焊合內(nèi)部孔隙，提高材料的致密度；
2．鑄錠經(jīng)過鍛造，形成纖維組織，進(jìn)一步通過軋制、擠壓、模鍛、使鍛件得到合理的纖維方向分布；
3．控制晶粒的大小和均勻度；
4．改善異相（如：萊氏體鋼中的合金碳化物）的分布；
5．使組織得到形變強(qiáng)化或形變—相變強(qiáng)化等。
由于上述組織的改善，使鍛件的塑性、沖擊韌性、疲軟強(qiáng)度及持久性能等也隨之得到了改善，然后再通過零件的最后熱處理就能得到零件所要求的硬度、強(qiáng)度和塑性等良好的綜合性能和組織。
以下具體討論熱力學(xué)因素對鍛件組織性能的影響。
1.變形溫度的影響
鍛造加熱不僅是為了保證鍛造成形時有良好的塑性和低的變形抗力，而且對鍛后的組織和性能也有很大影響。對鋼而言，由于鍛造時的加熱溫度一般皆比零件的最終熱處理溫度高，因此高溫下的晶粒大小及隨后的組織轉(zhuǎn)變對鍛件的質(zhì)量會帶來一定的影響。而不合適的加熱溫度總是給鍛件造成種種缺陷。
若加熱溫度過高和加熱時間過長，會引起脫碳、過熱、過燒（尤其是高合金鋼及含Si鋼最易脫碳），如：合金結(jié)構(gòu)鋼產(chǎn)生過熱斷口，馬氏體不銹鋼出現(xiàn)δ鐵素體，奧氏體不銹鋼出現(xiàn)鐵素體，9Cr18軸承鋼碳化物沿孿晶線析出，耐熱合金出現(xiàn)晶粒粗大，鈦合金出現(xiàn)β組織粗化等。而滲碳鋼的鍛造過熱，則使?jié)B碳后出現(xiàn)粗大馬氏體和網(wǎng)狀碳化物。上述各種組織缺陷使鍛件的機(jī)械性能特別是韌性和疲勞性能下降。
鍛造加熱溫度對α+β鈦合金組織和性能的影響特別明顯。鍛造溫度對α+β鈦合金β晶粒大小和室溫機(jī)械性能的影響，若加熱溫度過低，不僅易引起變形不均，使耐熱合金及鋁合金淬火加熱后易出現(xiàn)粗晶或晶粒粗細(xì)不均現(xiàn)象，使亞共析鋼形成帶狀組織，而且在鍛造時還會引起各種形式的裂紋。
2.變形程度和變形方式的影響
鋼錠的鍛比是影響鍛坯機(jī)械性能的主要因素。鍛比對鋼錠中的孔隙度、非金屬夾雜物和韌性的影響，韌性開始有一定增加，然后逐漸減少，其原因是由于形成了纖維組織的結(jié)果。有纖維組織的鋼材繼續(xù)變形時，由于纖維分布發(fā)生了改變，縱、橫向的性能也隨之而改變。沿鋼材原來纖維方向的橫向和縱向壓縮時性能指標(biāo)發(fā)生變化的情況。熱擠壓的鋁合金棒材的韌性具有很明顯的方向性，縱向韌性最大而橫向韌性最小。如果模鍛時產(chǎn)生橫向或側(cè)向流動，則橫向韌性能得到改善。
采用合適的鍛造工藝，可以使金屬纖維沿零件的最大受力方向分布。流線均勻而連續(xù)地沿鍛件的外形分布，能使鍛件的機(jī)械性能特別是疲勞性能和抗應(yīng)力腐蝕性能得到提高。
最終成形工序的變形程度是影響鍛件晶粒度的重要因素，這對于無同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變的材料更是如此。當(dāng)最終工序的變形量處于臨界變形區(qū)時，鍛件的晶粒特別粗大，其機(jī)械性能下降。一般來說，變形程度大于臨界變形，可以獲得細(xì)小晶粒。但是，變形程度過大所引起的織構(gòu)現(xiàn)象，將使鋁合金鍛件產(chǎn)生粗大晶粒；某些高溫合金鍛件因變形程度過大，使晶界碳化物破碎，也可能出現(xiàn)粗大晶粒。
采用反復(fù)鐓拔的變形方式（單向鐓拔，十字鐓拔、雙十字鐓拔）和足夠大的變形程度可以達(dá)到如下目的：
①細(xì)化和均布高速鋼、鉻12型鋼、3Cr2W8V鋼中的碳化物，提高其使用性能；
②消除鋁合金、鈦合金中組織和性能的方向性，提高組織和性能的均勻性。
3.變形速度的影響
一般來說,提高變形速度將使可鍛性降低,即使金屬的塑性下降,變形抗力增加。
變形速度還將影響到鍛透性。在大變形程度下，變形速度越小，則鍛透性越好，越有利于晶粒細(xì)化和再結(jié)晶的進(jìn)行，因而也有利于工藝塑性的提高。
4.加熱速度的影響
對于斷面尺寸大及導(dǎo)熱性差的坯料，若加熱速度太快，保溫時間太短，往往使溫度分布不均勻，引起熱應(yīng)力，并使坯料發(fā)生開裂。如：高合金鋼、高合金工具鋼、高溫合金等鋼錠和鍛坯常常因加熱不當(dāng)發(fā)生開裂。坯料溫度不均，還會引起變形和組織不均，產(chǎn)生附加應(yīng)力，造型內(nèi)部開裂等。
5.冷卻速度的影響
冷卻速度不當(dāng)，往往使鍛件產(chǎn)生熱應(yīng)力、組織應(yīng)力及第二相的析出。馬氏體不銹鋼、萊氏體鋼（高速鋼和鉻12型鋼），若鍛后冷卻速度過快，往往由于馬氏體組織轉(zhuǎn)變引起組織應(yīng)力，造成鍛件表面開裂。但是，有些材料鍛后緩冷，將有第二相沿晶界析出，引起性能下降。如：軸承鋼鍛后緩冷將沿晶界析出碳化物等。
6.應(yīng)力狀態(tài)的影響
應(yīng)力狀態(tài)對可鍛性和金屬流動有一定影響。三向壓應(yīng)力狀態(tài)可以提高金屬的塑性，但使變形力增加。這是由于壓應(yīng)力能阻止晶間聯(lián)系的破壞，有利于晶內(nèi)滑移變形的發(fā)展。作用于滑移面上的平均壓應(yīng)力，提高了材料塑性變形能力。
