焊缝金属的结晶
所有金属和合金在固态时一般都是晶体。固态物质按其原子或分子的聚集状态可分为晶体和非晶体两大类。在晶体中，其原子或分子按一定几何规律作有规则的排列，而非晶体不具备这一特点。通常把液态金属或合金冷却至熔点以下时转变为固态晶体的凝固过程称为结晶。一般的金属和合金都是多晶体，金属表面经过磨光、抛光，并用硝酸酒精溶液腐蚀，然后在金相显微镜下观察，就可以发现它是由许多外形不规则的小晶体构成的，这些小晶体称为晶粒。晶粒的大小、形状、分布直接影响着金属和合金的机械性能和其它的性能。
气焊时，在高温火焰的作用下母材局部熔化，并与熔化的焊丝金属混合而形成熔池，随着热源的推移，温度的降低，熔池金属开始凝固而形成焊缝。由焊接熔池形成焊缝的结晶过程可以具体分为焊接熔池的一次结晶过程和焊缝金属的二次结晶过程。一、焊接熔池的一次结晶过程焊接熔池从液态向固态的转变过程，称为焊接熔池的一次结晶。焊接熔池的结晶是由晶核的形成和晶核的长大两个基本过程组成的。由于整个熔池温度分布是不均匀的，在熔池前端的中心处温度最高，而在熔池的边缘处因散热条件好，温度最低，并有母材局部熔化的晶粒，构成了熔池的液体金属结晶的晶核，
f所以焊接熔池的一次结晶是从熔池边界处的熔合线处开始的。母材与熔池金属之间发生的这种“晶内交互结晶”的过程称为联生结晶，是熔化焊缝金属凝固的重要特征。晶粒长大通常情况下是沿着与散热方向相反的方向以柱状形态向焊接熔池中心生长的，即由熔池边缘指向熔池中心温度最高处，直至这种柱状晶粒长大、相互接触，液体金属全部凝固时，结晶过程才结束。但在气焊时，因加热时间长，热影响区宽，冷却速度慢，散热方向不明显，则往往会形成等轴晶粒。二、焊缝的偏析与夹杂在焊接熔池的一次结晶过程中，由于冷却速度很快，焊缝金属中的合金元素来不及扩散一致，因此焊缝中化学成分的分布是不均匀的，这种现象称为偏析。此外，一些金属夹杂物，来不及浮出而残存在焊缝的内部，称为夹杂。偏析和夹杂对焊缝质量有很大影响，不仅使焊缝金属的化学成分不均匀、性能改变，而且也是产生裂纹、夹渣、气孔的主要原因之一。根据气焊过程的特点，焊缝中的偏析主要有显微偏析、区域偏析、层状偏析和弧坑偏析：一显微偏析熔池结晶时，最先结晶的部分，金属最纯，而最后结晶的部分，即晶粒的外端和前部，合金元素和杂质含量最高。因此在一个晶粒内部和r