焊接是指通過適當的物理化學過程使兩個分離的固態物體產生原子（分子）間結合力而連接成一體的連接方法。分為熔化焊、 壓力焊及釬焊三大類。使被連接的構件表面局部加入融化成液體， 然后冷卻結晶成一體的方法稱為熔化焊接。

利用摩擦、 擴散和加壓等物理作用克服兩個連接表面的不平度， 除去（擠走） 氧化膜及其他污染物， 使兩個連接表面上的原子相互接近到晶格距離， 從而在固態條件下實現的連接統稱為固相（壓力） 焊接。利用某些熔點低于被連接構件材料熔點的熔化金屬（釬料） 作連接的媒介物在連接界面上的流散浸潤作用， 然后冷卻結晶形成結合面的方法稱為釬焊。

目前生產（施工） 上廣泛應用的焊接熱源主要是電弧， 其次是電阻、 等離子和電子束， 至于電渣（間接電阻） 和激光， 則應用相對較少。這些熱源當中除電渣焊外， 其他熱源加熱的共同特點， 就是加熱速度很快， 達到局部熔化后又以一定的冷卻速度冷至常溫。熔焊時理想的熱過程應當是熱能極其集中， 并能在很短的時間完成焊接過程。

焊件上加熱區的能量分布， 熱源把熱能傳遞給焊件是通過焊件上一定的作用面積進行的。進一步分析時， 加熱區又可分為加熱斑點區和活性斑點區。活性斑點區是帶電質點（電子和離子） 集中轟擊的部位， 并把電能轉為熱能；在加熱斑點區焊件受熱是通過電弧的輻射和周圍介質對流進行的， 在該區域內熱量分布是不均勻的， 中心高， 邊緣低， 如同立體高斯椎體。影響熱能分布的因素根據實驗，不同焊接方法和不同焊接工藝參數對熱能的分布都有不同的影響。

焊接接頭的形成一般都要經歷加熱、 熔化、 冶金反應、 凝固結晶、 固態相變，直至形成焊接接頭。焊接熱過程， 熔焊時被焊金屬在熱源作用下發生局部受熱熔化， 使整個焊接過程自始至終都在焊接熱過程中發生和發展的。它與冶金反應、凝固結晶和固態相變、 焊接溫度場和應力變形等均有密切的關系， 成為影響焊接質量和生產率的重要因素之一。焊接化學冶金過程， 熔焊時， 金屬、 熔渣與氣相之間進行一系列的化學冶金反應， 如金屬氧化、 還原、 脫硫、 脫磷、 摻合金等。

這些冶金反應可直接影響到焊縫的成分、 組織和性能。因此如何控制化學冶金過程是提高焊接質量的重要途徑， 可通過焊接材料向焊縫中加入微量元素（如 Ti、Mo、 Nb、 V、 Zr、 B 和稀土等） 進行變質處理， 從而提高焊縫的韌性；也可通過適當降低焊縫中的碳， 并最 大限度排除焊縫中的硫、 磷、 氧、 氮、 氫等雜質進行凈化焊縫， 也可提高焊縫的韌性。焊縫時的金屬凝固結晶和相變過程， 隨著熱源離開， 經過化學冶金反應的熔池金屬就開始凝固結晶， 金屬原子由近程有序排列轉為遠程有序排列， 即由液態轉變為固態。對于具有同素異構轉變的金屬， 隨溫度下降， 將發生固態相變。例如鋼鐵材料， 將發生δ （高溫鐵素體） —γ（奧氏體） —α （鐵素體） 轉變。因焊接條件下是快速連續冷卻， 并受局部拘束應力的作用， 因此， 可能產生偏析、 夾雜、 氣孔、 熱裂紋、 冷裂紋、 脆化等缺陷。故而控制和調整焊縫金屬的凝固和相變過程， 就成為保證焊接質量的關鍵。與此同時，熔合區和進焊縫兩側的母材、 焊接時也同樣受到熱的作用， 由于熱影響區中各點所經受的溫度循環不同， 所以各點所發生的組織轉變也不同。由此看來， 焊接接頭是由兩部分所組成， 即焊縫及熱影響區， 其間有過渡區， 稱熔合區；焊接時除必須保證焊縫金屬的性能之外， 還必須保證焊接熱影響區的性能。

焊接時， 由于焊件是局部受熱焊件中存在很大的溫度差， 因此， 不管是焊件內部還是焊件與周圍介質之間都會發生熱能的流動（即傳導、 對流和輻射）。由于焊接溫度場的存在必然會產生內應力， 溫度應力是由于構件受熱不均勻引起的， 如果溫度不高（低于材料的屈服極限）， 不產生塑性變形， 那么當溫度均勻化后， 熱應力亦隨之消。殘余應力如果不均勻溫度場所造成的內應力達到材料的屈服限， 使局部區域產生塑性變形。當溫度恢復到原始的均勻狀態后， 就會產生新的內應力， 這種內應力是溫度均勻后殘存在物體中的；另外我們知道金屬在相變時其比容也有所變化， 也就是說其尺寸有所變化， 如果溫度升高使局部金屬發生相變， 伴隨這種相變所出現的體積變化產生新的內應力， 當溫度恢復到原始狀態后， 如果相變的產物還保留下來， 那么這就產生相變應力。通過焊接熱處理可以改善焊接接頭質量。

焊接熱處理是在焊接之前， 焊接過程中或焊接之后， 將焊件全部或局部加熱到一定的溫度， 保溫一定的時間， 然后以適當的速度冷卻下來， 以改善工件的焊接工藝性能和力學性能， 是改善焊接接頭的金相組織的一種工藝方法。焊接熱處理包括預熱、 后熱和焊后熱處理。

預熱是焊接時的一項重大工藝措施， 尤其是焊接厚工件， 對其進行焊前預熱，可防止或減少應力的產生。對于焊接某些重要構件， 如高壓厚壁容器或塑性較差以及淬火傾向很強的焊件， 都要進行焊前預熱， 以防止焊接過程中產生裂紋。預熱的作用在于提高焊接接頭溫度， 減少焊縫金屬與母材間的溫差， 降低焊縫冷卻速度， 控制鋼材組織轉變， 避免在熱影響區中形成脆性馬氏體， 減少局部硬化，改善焊縫質量， 同時由于預熱減緩熔池冷卻速度， 有利于排氣、 排渣， 故可減少氣孔、 夾渣等缺陷。焊件是否需要預熱以及預熱溫度是多少， 應根據鋼材的化學成分（淬硬性）， 板厚、 容器的結構剛性、 焊接形式、 焊接方法和焊接材料及環境溫度等綜合考慮。構件尺寸不大時， 可進行整體預熱；如構件尺寸很大， 整體預熱反而會增加溫度分布不均， 對防止產生應力毫無好處。

后熱， 焊接工作停止后， 立即將焊件加熱到一定的溫度（300℃～400℃），保溫一定的時間（2h～4h）， 使焊件緩慢冷卻下來， 以加速氫的逸出的一種焊接熱處理工藝。

焊后熱處理：焊后熱處理主要有退火、 回火、 正火及淬火工藝。

鋼的退火工藝：根據鋼材的加熱溫度、保溫時間及冷卻狀況可分為完全退火、不完全退火、 去應力退火三種。

完全退火：是將鋼件加熱到臨界 Ac 3 （對亞共析鋼而言， 是指珠光體全部轉變為奧氏體、 過剩相鐵素體也完全消失的溫度） 以上適當溫度， 在爐內保溫緩慢冷卻的工藝方法。其目的是細化組織、 降低硬度、 改善加工性能及去除內應力。

完全退火適用于中碳鋼和中碳合金鋼的鑄、 焊、 軋制件等。

不完全退火：是將鋼件加熱到臨界點 Ac 1 ～Ac 3 或 Acm（Ac 1 是指碳素鋼加熱時， 珠光體開始轉變為奧氏體的溫度；Acm 是指過共析鋼中， 珠光體完全轉變為奧氏體、 過剩相滲碳體也全部溶解的溫度） 之間適當溫度， 保溫后緩慢冷卻的工藝方法。其目的是降低硬度、 改善切削加工性能、 消除內應力。常用于工具鋼工件的退火。

預應力退火：去應力退火是將鋼件加熱到臨界點 Ac 1 以下適當溫度， 保持一定時間后緩慢冷卻的方法。其目的是為了去除由于變形加工、 機械加工、 鑄造、鍛造、 熱處理及焊接等過程中的殘余應力。對于焊接鋼件， 一般其加熱溫度為500～550℃， 保溫時間為 2h～4h。當薄壁、 易變形件焊接時， 退火溫度應低于下限溫度。

鋼的正火工藝：是將鋼件加熱到臨界點 Ac 3 或 Acm 以上適當溫度， 保持一定時間后在空氣中冷卻， 得到珠光體基體組織的熱處理工藝。其目的是消除、 細化組織， 改善切削加工性能及淬火前的預熱處理， 也是某些結構件的最終熱處理。

正火較退火的冷卻速度快， 過冷度大， 其得到的組織結構不同于退火， 性能也不同。如經正火處理的工件其強度、 硬度、 韌性較退火為高， 且生產周期短、 能量耗費少， 故在可能情況下， 應優先考慮正火。

鋼的淬火工藝：是將鋼奧氏體化后以適當的冷卻速度冷卻， 使工件在橫截面內全部或一定范圍內發生馬氏體不穩定組織結構轉變的熱處理工藝。其目的是為了提高鋼件的硬度、 強度和耐磨性， 多用于各種工模具、 軸承、 零件等。

鋼的回火工藝：是將經過淬火的工件加熱到臨界點 Ac 1 以下適當溫度， 保持一定時間， 隨后用符合要求的方式冷卻， 以獲得所需的組織結構和性能。其目的是調整工件的強度、 硬度、 韌性等力學性能， 降低或消除應力， 避免變形、 開裂，并保持使用過程中的尺寸穩定。可分為低溫回火、 中溫回火及高溫回火。

低溫回火：將鋼件加熱到 150～250℃回火， 穩定組織， 已得到高的硬度與耐磨性， 降低內應力及脆性。主要用于各種高碳鋼的切削工具、 模具、 滾動軸承等的回火處理。

中溫回火：將鋼件加熱到 250～500℃回火， 使工件得到好的彈性、 韌性及相應的硬度。一般適用于中等硬度的零件、 彈簧等。

高溫回火：將鋼件加熱到 500～700℃回火， 即調制處理， 因此可獲得較高的力學性能， 如高強度、 彈性極限和較高的韌性。 主要用于重要結構零件。 鋼經調制處理后不僅強度較高， 且塑性、 韌性更顯著， 超過正火處理的情況。

焊后熱處理一般選用單一高溫回火或正火加高溫回火處理。熱處理的加熱和冷卻力求內外壁均勻。 在制定熱處理工藝時， 應考慮下列因素： 對有再熱裂紋傾向的鋼種， 焊后熱處理溫度應避開敏感溫區， 升、 降溫時， 應盡快通過溫度敏感區， 且避免在此溫度區間停留； 對有第二類回火脆性的鋼種， 焊后熱處理應采用快速冷卻的方式； 冷拉焊接接頭所用的加載工具， 必須待焊接熱處理完畢后， 方可拆除。