起重機車輪鍛件在冷卻過程中如果有相變發生，會產生組織應力。與加熱時相同，組織應力也是由于相變前后組織的比容發生變化，并且外層和心部相變先后不同引起的。以起重機車輪鍛件在冷卻過程中發生馬氏體轉變為例，隨著鍛件溫度降低，外層***行馬氏體轉變。馬氏體的比容大于奧氏體的比容，外層發生膨脹，而心部尚未轉變，對于外層的膨脹產生牽制作用，因此組織應力是：外層為壓應力，心部為拉應力。但是此時心部溫度比較高，還處于塑性好的奧氏體狀態，通過局部塑性變形，組織應力能夠得到松弛。
隨著起重機車輪鍛件繼續冷卻，心部也開始發生馬氏體轉變而膨脹，但是外層的轉變已經結束，體積不再變化，于是對心部的膨脹起到限制作用。因此這時產生的組織應力：心部為壓應力，外層為拉應力，并且不斷增大，知道馬氏體的轉變結束為止。起重機車輪鍛件冷卻后期是處于溫度較低的彈性狀態，塑性較差，所以此組織應力引起開裂的危險性很大。鋼中所有相的比容均比奧氏體大，因此當起重機車輪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。冷卻時的組織應力也是三向應力，并且周向應力***大，這是引起表面冷卻縱裂的主要原因。
