鍛造比對金屬組織的影響
鋼錠鍛造達到一定的鍛造比值時，鑄態組織的樹枝狀晶粒便被擊碎，并沿主變形方向變形伸長。同時，聚集在晶界的碳化物、非金屬夾雜物和其它過剩相的形態也發生改變。其中碳化物、脆性硅酸鹽及氧化物等塑性較差，壓力加工后不變形或略有變形，易破碎，常沿鍛坯延伸方向呈不規則的點狀或細小塊狀聚集，呈帶狀或鏈狀分布；塑性硅酸鹽和硫化物有較好的塑性，隨晶粒一同變形，沿主變形方向被拉長，呈條帶狀或紡錘狀。多數晶界過剩相的這種分布，在晶粒再結晶后也不會改變，使金屬組織具有一定方向性，通常稱為“纖維組織”，其宏觀痕跡即“流線”。當鋼錠只進行拔長變形時，鍛造比達到2-3時便會出現纖維組織；如果首先進行鐓粗然后進行拔長，鍛造比要達到4-5時才能形成纖維組織，并且鍛造比越大，纖維方向則越明顯。鍛合鋼錠內部孔隙缺陷的基本條件是：孔隙表面未被氧化，孔隙中不存在非金屬夾雜(渣)，高溫鍛造變形時孔隙部位處于三向壓應力狀態，且要求達到足夠的鍛造比。鍛造比對金屬組織的影響，可通過測量金屬的密度、低倍檢驗和超聲波探測以評價鍛造壓實效果；可通過高倍金相檢驗以評價晶粒粗細、晶間過剩相的破碎和分布。采用40Cr鋼錠經拔長變形，分別按照不同鍛造比值要求達到不同規格截面尺寸的試件，分別測量各個試件心部試料的密度。試驗結果表明：當鍛造比值為2時，試料密度已接近最大值。當鍛造比值大于2.5后，試料的密度基本不再增大。大量鍛坯和軸類鍛件橫向低倍試片的檢驗結果表明：拔長鍛造比達到2.0以上時，在鍛坯截面尺寸和鍛壓設備、鍛造工藝合理配合時，一般疏松、中心疏松均可達到0.5-1.0級以下，成為致密的“鍛態”組織。樹枝狀晶的完全破碎特別是大截面合金鋼鍛件則需更大甚至達到5.0以上鍛造比，此時仍有大量的枝晶存在。
鍛造比對晶粒度的影響
如果鍛造比值合理，鋼錠經過高溫鍛造，破碎了粗大的初生樹枝狀晶體；由于鋼的高溫鍛造是在再結晶溫度以上進行的，在此期間，發生動態回復和動態再結晶，產生新的較細小的晶粒。鍛件的晶粒大小和均勻性取決于變形溫度、變形程度和變形的均勻性。在一定鍛造溫度下，存在著一個臨界變形程度范圍。鍛造時若實際發生的鍛造比值所表示的變形程度處于該臨界變形程度范圍內，則鍛件再結晶后的晶粒比較粗大。因此，只要變形均勻，終鍛溫度合適，特別是鍛坯在最后一火時實際達到的鍛造比值合理，使其變形程度不在臨界變形程度范圍內，鍛件便能獲得均勻細小的晶粒組織。如果把粗晶細化問題留給熱處理工序解決，不但耗費工時，增加成本，而且對于某些從高溫冷卻至室溫時不發生相變的鋼種，如奧氏體型、鐵素體型不銹鋼和耐熱鋼鍛件，因不能通過熱處理方法細化和均勻晶粒而無法實現，所以只能依靠合理的鍛造變形工藝來達到細化和均勻晶粒的目的。在850-1200℃的鍛造溫度范圍內，鋼變形程度必須大于20%，才能使鍛件再結晶后獲得較細小的晶粒。鋼在高溫變形時，變形速度慢的其臨界變形程度范圍要大于變形速度快的鋼。
鍛造比對力學性能的影響
金屬的力學性能決定于它的組織狀態。鋼錠經過適當鍛造比值的鍛造變形可獲得致密的鍛造組織，晶粒細化，縱向和橫向力學性能均有顯著提高。生產實踐檢驗結果表明：鋼錠經拔長變形，鍛造比為2-3時，強度指標已接近最大值，縱向(流線方向)的塑陛指標、韌生指標達到最大值；鍛造比繼續增大時，強度指標變化不大，且方向性不明顯，塑性指標、韌性指標方向性明顯，橫向(切向、徑向)的塑性指標、韌性指標開始下降。冶金純凈度較差的鋼異向性系數下降較劇烈。此外，適當增大鍛造比，也是提高鍛件疲勞極限重要途徑之一。承受重復或交變載荷的零件，如果突然發生疲勞損壞，后果極為嚴重。發生疲勞破壞的疲勞源多在零件的應力集中處及零件內部缺陷處。鋼錠通過鍛造，提高了鋼料的致密陛和均勻性，宏觀及微觀缺陷得到改善和消除，減少了應力集中，從而使鍛件的抗疲勞生能提高。隨著鍛造比增大，鍛件疲勞極限得到提高，當鍛造比達到一定數值后，疲勞極限保持同一水平，不再提高。
