Кристаллизация металла в сварочной ванне протекает в специфических условиях:
- металл ванны одновременно находится под действием источника тепла и охлаждающих стенок ванны, а фронт кристаллизации перемещается вместе с источником тепла;
- распределение температуры по объему металла ванны неравномерно;
- кристаллизация осуществляется с большими скоростями роста кристаллов;
- кристаллизация металла сварочной ванны имеет прерывистый характер.
Для сварочной ванны 2-го типа (при вертикальной дуговой и электрошлаковой сварке с формирующими устройствами) имеются дополнительные особенности:
а) большой объем и замедленное охлаждение металла, увеличенный размер кристаллов;
б) равномерный теплоотвод по всему периметру шва и радиальный рост кристаллов;
в) постоянное наличие над растущими кристаллами значительного объема жидкого металла и шлака, что облегчает отделение от металла неметаллических включений (шлаки, газы).
При кристаллизации происходит распределение легирующих элементов и других примесей в металле. Неравномерное распределение элементов, химических соединений и других составляющих в металле называется ликвацией. К числу сильно ликвирующих элементов относятся углерод, сера и фосфор.