起重机车轮锻件在冷却过程中如果有相变发生，会产生组织应力。与加热时相同，组织应力也是由于相变前后组织的比容发生变化，并且外层和心部相变先后不同引起的。
以起重机车轮锻件在冷却过程中发生马氏体转变为例，随着锻件温度降低，外层先进行马氏体转变。马氏体的比容大于奥氏体的比容，外层发生膨胀，而心部尚未转变，对于外层的膨胀产生牵制作用，因此组织应力是：外层为压应力，心部为拉应力。但是此时心部温度比较高，还处于塑性好的奥氏体状态，通过局部塑性变形，组织应力能够得到松弛。
随着起重机车轮锻件继续冷却，心部也开始发生马氏体转变而膨胀，但是外层的转变已经结束，体积不再变化，于是对心部的膨胀起到限制作用。因此这时产生的组织应力：心部为压应力，外层为拉应力，并且不断增大，知道马氏体的转变结束为止。
起重机车轮锻件冷却后期是处于温度较低的弹性状态，塑性较差，所以此组织应力引起开裂的危险性很大。钢中所有相的比容均比奥氏体大，因此当起重机车轮锻件冷却发生其它组织转变时，所产生的组织应力同样具有上述规律。
冷却时的组织应力也是三向应力，并且周向应力最大，这是引起表面冷却纵裂的主要原因。
