冷却速度要大 10000 倍左右．因此，对于含碳高、合金元素较多的钢种容易产生淬硬组织，甚至焊道上产生裂纹。由于冷却很快，熔池中心和边缘还有较大的温度梯度，致使焊缝中柱状晶得到很大发展。所以一般情况下焊缝中没有等轴晶，只有在焊缝断面的上部有少量的等轴晶。
2.熔池中的液态金属处于过热状态:由于液体金属的过热程度较大，合金元素的烧损比较严重，使熔池中非自发晶核的质点大为减少，这也是促使焊缝中柱状晶得到发展的原因之一。
3.熔池是在运动状态下结晶:钢锭的结晶是在固定的钢锭模中静止状态下进行结晶的，而一般熔焊时，熔池是以等速随热源而移动。在熔池中金属的熔化和凝固过程是同时进行的在熔池的前半部进行熔化过程，而熔池的后半部进行凝固过程．此外，在焊接条件下，气体的吹力，焊条的摆动以及熔池内部的气体外逸，都会产生搅拌作用。这一点对于排除气体和夹杂是很有利的，也有利于得到致密而性能良好的焊缝．
5.7熔池结晶的一般规律
焊接时熔池结晶与一般金属结晶一样，也是生核和晶核长大的过程。 1）形成晶核
形成晶核的热力学条件是由过冷度而造成的自由能降低;形成晶核的动力学条件是自由能降低的程度。 2）晶核长大
依附于母材晶现成表面而形成共同晶的凝固方式，称为外延结晶或联生结晶。 3）二次结晶
一次结晶结束后，熔池就转变为固体的焊缝。高温的焊缝金属冷却到室温时，要经过一系列的组织相变过程，这种相变过程称为焊缝金属的二次结晶。
低碳钢焊缝金属二次结晶结束时，其组织为铁素体加珠光体。由铁碳合金状态图可知，其中铁素体约占82%，珠光体约占18%。
5.8焊接热影响区
在焊接热源作用下，在形成焊缝的同时不可避免的使附近的母材经受了一次特殊的热处理，焊缝两侧的母材金属发生了组织、性能的变化。这个组织性能发生变化的区域称为“热影响区”。
热影响区各点的最高加热温度不同，其组织变化也不相同。如图所示，热影响区可分为过热区、正火区、部分相变区和再结晶区。
熔合区：即焊缝与母材相邻的部位，又称半融化区。焊接条件下，熔化过程很复杂，母材相邻的晶粒熔化的程度有很大区别。由于晶粒导热不同而熔化情况各不相同。大量实践证明，熔合区是整个焊接接头中的一个薄弱地带。此地带存在着严重的化学不均匀性和物理不均匀性。熔合区在组织上和性能上也是不均匀的，接近母材一侧的金属组织是过热组织，塑性差，晶粒十分粗大，许多情况下，熔合区是产生裂纹，局部脆性破坏的发源地。
图5-12焊接热影响区分布图
过热区：此区段处于1100℃的固相线温度的高温范围。奥氏体晶粒发生严重长大。
正火区（相变重结晶区）:金属被加热到Ac3以上稍高的温度下，将会发生重结晶（铁素体和珠光体全部转变为奥氏体）。焊接速度快，最高温度下降，奥氏体晶粒还未十分长大。故在空气中冷却时得到均匀而细小的铁素体和珠光体组织，是接头中综合性能最好的区域。此区温度范围在Ac3～1000℃之间。
不完全重结晶区:焊接时处于Ac1～Ac3之间范围的热影响区。金属加热温度稍高于Ac1时，珠光体转变为奥氏体，温度升高部分铁素体逐步向奥氏体中溶解，温度越高溶解越多。当冷却时又从奥氏体中析出细小的铁素体，一直冷却到Ac1时，残余奥氏体转变为共
析组织－珠光体。溶入奥氏体的铁素体不发生转变。未溶于奥氏体中的铁素体便发生长大，变成粗大的铁素体。
6焊接材料与焊接方法
焊接时所消耗的材料统称为焊接材料，它包括焊条、焊丝、焊剂、气体等。手弧焊的焊接材料是焊条。埋弧焊及电渣焊的焊接材料是焊丝与焊剂。而气体保护焊的焊接材料是焊丝与保护气体。
焊条、焊丝是焊接回路中的一个组成部分。在焊接过程中，它不仅可以传导电流，而且作为与焊件产生电弧的一个电极。同时，焊条和焊丝还起着填充金属的作用。在焊接热源的作用下，焊条或焊丝受热熔化，以熔滴的形式进入熔池，并与熔化了的母材共同组成焊缝．焊条药皮、焊剂以及保护气体，是进行必要的冶金反应和保证焊接质量所必需的重要材料。因此，焊接材料不仅影响焊接过程的稳定性、焊接接头的性能及质量，同时也影响着焊接生产率。常用的焊接材料可以概括为：
图6-1焊接材料的分类
6.1焊条
焊条是涂有药皮的供手弧焊用的熔化电极，焊条由两部分组成，表面的药皮与内部的焊芯组成，焊条药皮是压涂在焊芯表面的涂料层。焊芯是被药皮包覆的金属芯。焊条的结构如图所示：
图6-2焊条的结构简图
1）焊芯。进行手弧焊时，焊芯受热融化并作为焊缝的填充金属。焊芯一方面作电极，起导电作用，产生电弧，提供焊接热源；另一方面作为填充金属，与熔化的母材共同组成焊缝金属。焊芯采用焊接专用金属丝。如H08C等。
2）药皮。 焊条药皮的作用 1)保护作用
由于电弧的热作用使药皮熔化形成熔渣，在焊接冶金过程中又会产生某些气体。熔渣和电弧气氛起着保护熔滴、熔池和焊接区、隔离空气的作用，防止氮气等有害气体侵入焊缝。 2）冶金作用
在焊接过程中，由于药皮的组成物质进行冶金反应，其作用是去除有害杂质（例如O、N、H、S、P 等），并保护或添加有益合金元