火车轮锻件回火时冷却速度的控制很重要，主要考虑的因素是车轮锻件回火后的残余应力，回火后冷却速度的大小直接影响残余应力值。经研究发现车轮锻件从回火温度冷却到室温之间有一个弹塑性转变温度，这个温度随钢种不同而有所变化，一般认为在400-450℃左右。残余应力主要是产生在400-450℃以上的冷却过程，钢在400℃以上处于塑性状态，过快的冷却速度将产生很大的热应力，产生塑性变形，使残余应力值增加。在400℃以下时钢已处于弹性状态，冷却速度对残余应力就没有显著影响。所以400℃以上要缓冷，400℃以下可以冷得快一些，必要时可在400-450℃之间等温一段时间，会减小车轮锻件弹塑性状态时的内外温差，有利于减小残余应力。对于一些重要的车轮锻件规定残余应力值要小于屈服点的10%。
上述可知，400℃以上的慢冷对某些钢会产生第二类回火脆。在一般中小件热处理中，为防止回火脆，车轮锻件回火后应在油中或水中快冷。但是，这种方法不适用大件。对大件主要依靠合金化，降低钢中磷等有害元素含量以及真空碳脱氧等方法来降低甚至消除回火脆性，而很少采用快冷的方法，以免应力过大而造成工件开裂。
根据车轮锻件材料、车轮锻件形状和大小以及采用的加热方式和淬硬深度等因素综合考虑确定。喷射冷却和流水式冷却等快速冷却方法，具有方便和经济效果好等优点，被广泛采用。常用的冷却方法，形状简单的低合金钢、碳钢车轮锻件，通常采用喷水冷却；一些高合金冷轧辊等，虽然是采用9Cr2Mo等高合金钢，但为了得到高硬度深层硬化层，也常采用喷水或流水冷却。合金钢车轮锻件，或形状复杂的碳钢火车轮锻件，可采用乳化液淬火介质，也可采用聚乙烯醇水溶液等进行喷射冷却。形状复杂的高合金钢车轮锻件采有浸油冷却或喷射压缩空气。
喷射聚乙烯醇水溶液在大型车轮锻件感应淬火应用很广泛。在淬火机床旁设一水液池，将百分比混合好的聚乙烯醇水溶液存放在池内，用一水泵打出来作喷射淬火用，最好淬火流下来的溶液回流到池内，但必须要经过滤后入池，在冬天，溶液池内可插入加热器控制溶液温度在15-25℃之间。
