大厚度鍛件之所以制造難度大，其主要原因之一就是淬火時高溫階段在大厚度鍛件的表面所形成的蒸汽膜阻礙了鍛件在厚度方向上的冷卻速度，尤其是其取樣位置處的冷卻速度，不利于大鍛件獲取綜合性能良好的金相組織，即生成下貝氏體組織。當鋼的冷卻速度在5～11八時，淬火就可以獲得綜合性能良好的下貝氏體組織；當冷卻速度小于或等于0.51/3時，將形成鐵素體十上貝氏體組織的混合組織。為不同等溫溫度下過冷奧氏體等溫轉變產物的掃描電鏡照片。在4201等溫時，過冷奧氏體等溫轉變產物為細小的下貝氏體組織，形成溫度為480X：時，過冷奧氏體等溫轉變產物仍為下貝氏體組織，但貝氏體束區尺寸明顯增加，貝氏體鐵素體寬度加大，貝氏體內部的碳化物顆粒也有所粗化；進一步提高等溫轉變溫度。過冷奧氏體等溫轉變產物將與低溫轉變產物出現明顯區別，等溫的組織以羽毛狀的上貝氏體為主，顯示在520X：等溫時，出現了上貝氏體與殘余奧氏體的混合組織。

        由此可知，等溫轉變溫度越髙，過冷奧氏體晶粒尺寸越大，殘余奧氏體量越多。在低于480X：等溫時，基本上可以獲得百分百的下貝氏體組織。大于這個溫度等溫時，過冷奧氏體就會轉變形成一定數量上組織粗大貝氏體與殘余奧氏體的混合組織。金相學理論可知：羽毛狀上貝氏體組織脆性大,綜合力學性能難以滿足要求；而下貝氏體組織具有優良的綜合力學性能。若鍛件取樣部位處的冷卻速度低于0.51/3，材料中易出現鐵素體組織和上貝氏體組織，導致試樣的綜合性能下降，從而導致力學性能試驗結果不合格幾率增大。