熱態(tài)鍛件的溫度場(chǎng)主要依賴于鍛造過程中的熱能的傳播而形成的。無(wú)論是在鍛件的內(nèi)部還在鍛件與外界環(huán)境之間，熱能的傳遞都必須遵守從鍛件高溫部分向低溫部分傳播的原則。在鍛造過程中，由于鍛件的尺寸變化會(huì)使得鍛件表面積和內(nèi)能同時(shí)變化，因此在鍛造過程中鍛件傳熱還必須考慮到鍛件尺寸變化的影響。鍛造過程中鍛件主要的傳熱方式有：熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流和熱輻射。

熱傳導(dǎo)是造成鍛件內(nèi)部溫度不均勻現(xiàn)象的主要因素之一。雖然鍛件的內(nèi)外溫差而引起的熱傳導(dǎo)的主要成因，但在鍛造過程中鍛件尺寸變化對(duì)熱傳導(dǎo)因素的影響也是不容忽視的。因此，通過對(duì)鍛件尺寸變化時(shí)的熱傳導(dǎo)進(jìn)行精確的研究，可以良好地獲取鍛件變形時(shí)溫度場(chǎng)的分布與變化。

熱對(duì)流是鍛件內(nèi)部溫度非均勻化的另一主要因素。鍛件溫度受外界環(huán)境的影響，在鍛件的外表面以熱對(duì)流的形式不斷地將熱能釋放得到外界環(huán)境中，使得鍛件整體的溫度發(fā)生一定變化。然而，在鍛造過程中鍛件的尺寸變化會(huì)引起鍛件表面變化，進(jìn)而影響鍛件與外界的接觸面，并影響熱對(duì)流的發(fā)生。

在鍛造過程中，熱態(tài)鍛件的表面與外界環(huán)境的熱交換形式同時(shí)具有熱對(duì)流和熱輻射時(shí)，可將熱輻射熱量折算成熱對(duì)流的熱量，即可以通過改變相應(yīng)的對(duì)流換熱系數(shù)來(lái)考慮熱輻射因素。通過該方式可以大大的簡(jiǎn)化復(fù)雜的熱交換過程。

在本文中，鍛件的內(nèi)部熱傳導(dǎo)系數(shù)是根據(jù)材料特性而獲取的，而鍛件與外界環(huán)境之間的熱交換系數(shù)有兩種，其一是鍛件徑向邊界面與外界空氣環(huán)境之間的熱交換系數(shù)：其二是鍛件軸向表面與砧子接觸的熱交換系數(shù)。并且本文通過鍛件尺寸變化對(duì)以上兩熱交換系數(shù)進(jìn)行了修正。

在實(shí)際的鍛造加工過程中，鍛件的成形是鍛件尺寸不斷變化的最終結(jié)果。在鍛件受鍛造力做工時(shí)，不僅鍛件尺寸隨之變化，而且必然會(huì)使得鍛件內(nèi)部的熱能增加。若假設(shè)該部分的增加熱能是由鍛件內(nèi)部熱源的產(chǎn)生，可將一定類型的熱源模型應(yīng)用到鍛件內(nèi)部區(qū)域上，進(jìn)而建立含有熱源的溫度場(chǎng)函數(shù)。在鍛造過程中，不同熱源在鍛件中引起不同的溫度分布。根據(jù)熱源形狀和尺寸，可將熱源分為點(diǎn)熱源、線熱源、面熱源。

從鍛件的常用類型可知，大鍛件內(nèi)部溫度場(chǎng)的分布大多是軸對(duì)稱的。因此，面熱源更適于大鍛件溫度場(chǎng)的研究。并且可將面熱源看作無(wú)數(shù)點(diǎn)熱源和線熱源的集合來(lái)進(jìn)行微積分。等溫面是以熱源的位置為中心的一簇的同心面。熱源所在的中心位置溫度較高，而離中心的  越大，溫升的現(xiàn)象就越不明顯。而當(dāng)鍛件尺寸變化時(shí)，在鍛件有限的空間幾何尺寸下要求取鍛件的熱源位置，就要從瞬時(shí)的情況考慮。

將面熱源微分成線熱源應(yīng)用到鍛件的鍛造過程中，可將復(fù)雜的三維空間簡(jiǎn)化成二維空間進(jìn)行研究。即在類似無(wú)限大二維空間內(nèi)的鍛件內(nèi)存在一線熱源，并進(jìn)行非穩(wěn)態(tài)的熱傳導(dǎo)。線熱源溫度分布基礎(chǔ)函數(shù)為：

瞬時(shí)線熱源在無(wú)限大的鍛件內(nèi)部形成的溫度場(chǎng)是以熱源為中心的一簇圓柱面。隨著圓柱半徑的增大，溫度升高的越慢。在以時(shí)間τ為參數(shù)變量的T-r 坐標(biāo)上，溫度的變化曲線大都是正態(tài)曲線。隨著時(shí)間τ的變化推移，正態(tài)曲線逐漸趨于平穩(wěn)化，即時(shí)間越長(zhǎng)，溫度梯度越小。

在鍛件熱態(tài)成形時(shí)，鍛件尺寸受到鍛造力作用而變化，在鍛件尺寸變化的同時(shí)必然會(huì)使得鍛件部分能量轉(zhuǎn)化為熱能，因此，鍛件成形時(shí)必然存在熱源熱能的影響，雖然該熱源可能是虛擬存在的。但以熱源方法來(lái)求取鍛件內(nèi)部的溫度場(chǎng)，使得鍛件尺寸變化時(shí)的溫度場(chǎng)更加的明確，并大大簡(jiǎn)化了求取的復(fù)雜程度。

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