1.金屬的彈性變形和塑性變形

金屬在外力作用下，產生一定的變形。變形將引起金屬晶格結構的變化，從而導致力學性能的變化。例如鋼板經過卷簡加工后，塑性和韌性將有一定程度的下降，同時強度和硬度將有一定程度的上升。又如鐵絲在反復彎折時可以感到它逐漸變硬。這些都是晶格結構發生變化的結果。

金屬在外力的作用下產生的變形分彈性變形和塑性變形兩種。金屬在彈性變形時只發生原子之間距離的暫時性變化。當引起變形的外力去除后，晶格恢復原來的形狀，金屬的外形也就完全恢復為原來的外形。當作用在晶體上的外力繼續增加時，晶體就繼續變形。當變形

量超過金屬彈性變形能力的極限后，便開始產生塑性變形。

經過塑性變形的金屬，晶粒沿著外力的方向被拉長了。在每個伸長的晶粒里，晶格受嚴重的歪扭，其結果是金屬的硬度和強度提高，塑性和韌性降低。變形金屬產生所謂加工硬化的現象。焊接件在生產過程中的卷筒、壓彎、冷校直等均屬于冷加工，也都發生不同程度的加工硬化現象。

硬化現象不僅發生在冷塑性變形的瞬間，而且在變形以后，金屬的硬度繼續在緩慢地升高，只不過是在冷塑性變形的瞬間硬度上升較快，而在這以后，硬度的上升逐漸緩慢下來。這種隨著時間的延長，硬度逐漸升高的現象，叫做金屬在冷塑性變形后的“自然時效”。工業上為了檢驗時效以后的金屬韌性，常常采用在冷塑性變形后再加熱的辦法加速時效的過程。這種辦法叫做“人工時效處理”。焊接試板的人工時效處理方法是：將焊接試板初步加工后，放在拉力試驗機上，順著焊縫方向將焊縫金屬及其兩側的熱影響區及母材一起拉長10%(或5%)。然后放入爐中加熱到250℃,保溫1h,空氣中冷卻。從這種處理過的試板上截取的焊縫沖擊試樣所獲得的沖擊韌度，叫做該焊縫的時效沖擊韌度。對某一焊接結構的焊接接頭或焊縫金屬，是否需要進行時效沖擊韌度試驗，由設計部門規定。

2.金屬的再結晶

經過塑性變形的金屬還可以恢復其塑性和韌性，其辦法是，通過熱處理消除晶格的歪扭現象，使原子重新回到穩定位置。這時金屬的硬度和強度回降，塑性和韌性回升。這種熱處理叫做再結晶熱處理。

每一種金屬都有一定的再結晶溫度。這個溫度--般與金屬的熔點高低有關。例如鐵為450℃左右，銅為300℃左右，鉛和錫的再結晶溫度甚至低于室溫。當采用的熱處理溫度高于該金屬的再結晶溫度時，再結晶的過程可以加速完成。例如工業上，鋼在600～680℃進行低溫退火可以用于經過冷加工變形后的冷拔

鋼絲、冷軋鋼板或冷加工變形后的焊接件，使它們通過再結晶，降低鋼的硬度、強度和脆性，提高韌性和塑性，并消除內應力。

在焊接件的生產中，鋼材及隨之一起冷變形的焊縫(如帶有焊縫鋼板的卷筒、冷校或冷沖壓),并不是在所有情況下都必須經過再結晶熱處理后才能保證焊接件的安全使用。對于不同的材料及不同的冷變形量，一般要由設計者規定是否進行熱處理。

3.晶粒度對金屬塑性變形能力的影響

在化學成分及組織結構相同的情況下，細晶粒比粗大晶粒金屬的塑性和韌性高。在焊接時，一般都要注意避免在焊接接頭中出現晶粒粗大的過熱組織。這種嚴重過熱的組織，多半是由于焊接熱輸入過大、工件散熱條件不好或預熱溫度過高等工藝原因所造成。焊接時的過熱組織主要發生在熱影響區的過熱區，有時也發生在焊縫金屬，因為這些部位有可能由于上述工藝上的原因，在過熱溫度下停留的時間過長，使晶粒過分長大。