预测过渡区的组织是困难的，因为成分在一个很短距离内[约1mm（0.04in）]剧烈变化。在这个窄区内的组织和焊缝主体以及热影响区的组织都不相同，并受到局部成分梯度和扩散的影响。譬如：当母材的碳含量高于焊缝时（经常是这样），在焊接或者进行PWHT时，碳将从热影响区向熔合区扩散（迁移）[4]。这就可能在熔合区的边界产生一个很窄的硬度很高的马氏体区[3]。如果焊缝铬含量高而母材含有少量铬或不含铬，则在进行PWHT时，碳从热影响区向焊缝的迁移倾向将很大。在和不锈钢进行异种金属焊接时，沿着焊缝熔合边界的组织演变将很复杂。如果在熔点附近的温度下母材是铁素体（大部分碳钢和低合金钢的组织），而焊缝金属是奥氏体，那么通常的晶粒的同轴生长可能被抑制而产生一种称为Ⅱ型边界的界面，这种边界大致平行熔合边界伸展[7]。Ⅱ型边界和Ⅰ型边界不同。Ⅰ型边界是柱状晶从母材金属晶粒向焊缝金属中生长而形成的，其取向大致垂直于熔合线。
图9-3示出了“正常”状态下的熔合边界（图上部）和异种金属焊接时形成的熔合边界（图下部），在凝固温度时母材和焊缝具有不同的晶体结构（BCC对FCC）。注意：图中异种金属焊缝中出现另一种平行熔合线伸展的Ⅱ型边界。而Ⅰ型边界大致是垂直熔合边界的（沿着原先的凝固方向），在“正常”的焊接凝固状况下不出现Ⅱ型边界。
图9-3 当奥氏体焊缝在铁素体母材中凝固时形成的Ⅱ型边界
（引自Nelson等[8]，美国焊接学会授权）
在某些异种金属组合中，由于碳钢或者低合金钢与不锈钢或者Ni基合金之间的成分过渡，可能沿着熔合边界出现马氏体。Rowe等[9]及其他研究者指出：电弧气氛中的氢可能进入这个窄的边界马氏体区而产生氢致裂纹。而利用Schaeffler相组分图或者WRC—1992相组分图可以预测是否出现马氏体。
图9-4的显微金相照片示出了在A508压力容器钢上熔敷309L不锈钢的熔合边界。在熔敷焊后对压力容器进行610℃（1125℉）的焊后热处理。注意图中穿过熔合边界时组织的剧烈变化，在焊缝金属中紧靠熔合边界可以清楚看到Ⅱ型边界。这些Ⅱ型边界是焊缝冷却时在固态下形成的，此时焊缝和热影响区还都是奥氏体，从而允许奥氏体晶粒穿过熔合线生长。这些边界也可能成为碳化物析出的位置，特别是当有充分的碳从母材迁移过来时。
图9-4 经610℃（1125℉）PWHT后，用309L钢熔敷A508压力容器钢的熔合边界(www.xing528.com)
在参考文献[4，11]中观察到碳从碳钢母材金属穿过熔合边界迁移进入过渡区。这是由于存在碳的成分梯度（母材金属中碳含量高）以及碳对高铬含量的焊缝亲和力大而引起的。这种碳的迁移会导致HAZ和过渡区内局部的组织变化，在紧靠熔合边界的HAZ形成了贫碳区，在其中生成软的铁素体而导致在蠕变中的提前破坏[12]。这将在9.3.3节中讨论。由于在A508钢和稀释后的309L钢填充金属间成分的过渡，沿熔合边界形成了一条狭窄的马氏体区，这在图9-1中已用Schaeffler相组分图预测到了。这个马氏体区导致横越熔合边界时硬度的剧烈增加（如图9-5所示），而这个高硬度区在进行PWHT后仍然存在。在其他异种金属组合中也会出现类似的熔合边界。图9-6是用2209钢填充金属焊接A36钢和2205双相钢得到的异种金属多道焊的例子。在焊缝底部沿熔合线可以看到清楚的马氏体带，而在焊缝顶部，因为稀释率低，使过渡区很窄。Schaeffler相组分图和WRC-1992相组分图也可以用来预测焊缝金属和过渡区的组织，WRC-1992相组分图还可以用于预测焊缝金属的FN值。
图9-5 经PWHT后横越A508/309L钢熔合边界的硬度分布，左图虚线代表横越的路径
（引自Lippold[10]，美国焊接学会授权）
图9-6 在A36结构钢母材和2209填充金属之间的熔合边界的显微组织
a）焊缝顶部 b）焊缝底部（引自Barnhouse和Lippold[13]）译者注：箭头指的是熔合边界上形成的马氏体带，在焊缝顶部较窄，在焊缝底部较宽。
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