除切削加工和冷作成形外，很多加工方法如铸造、焊接、表面改性和锻造等热加工方法，在加工过程中均需要把金属加热到高温或熔化状态，金属将与其周围介质发生各种各样的冶金反应，其结果必然导致金属成分和性能的变化。反应程度及其引起的化学成分和性能的变化除与加热温度有关外，还受两个重要的因素影响：其一为加工时金属所接触的介质的特性，如熔炼中的熔渣和焊接熔渣的酸碱性、周围气体的成分及其氧化还原性，浇注时铸型材质和表面特性等；其二为金属本身的活性，如活性金属钛在300℃以上就能快速吸氢，600℃以上就能快速吸氧，700℃以上就能快速吸氮，因此它的熔炼和浇铸需在真空或氩气保护等的特殊条件下进行。它在焊接时所要求的保护范围比钢材焊接时大，除了液体熔池需要用氩气保护外，其熔池周围400℃以上的区域均需用氩气保护，以免金属吸收气体杂质后变脆。同样，镁合金在液态下会发生剧烈氧化和燃烧，所以镁合金必须在熔剂覆盖下或保护气氛中进行熔炼。
热加工过程中金属与周围介质的冶金反应引起的各种变化大多数情况下是有害的，但通过控制可以减小或避免这些有害反应，并促使其进行一些有益的反应。例如，当金属直接暴露在大气中进行加热和熔化时（如无保护的焊接），必将引起金属的强烈氧化和吸氮吸氢等反应，使金属中含氧、含氮和含氢量急剧增加。相反，一些有益的合金元素则被氧化烧损，并在金属中形成氧化物夹杂，使金属的成分和性能发生恶化。但若在加工过程中采取一些相应的冶金措施（如焊接时采用带有药皮的焊条）后，结果就能得到很大的改善。表6-1中所列的资料正好说明了这一问题。由表6-1可知，当用光焊丝在大气中对低碳钢进行无保护的手工电弧焊时，熔敷金属中的C，Si和Mn等元素都会出现明显得烧损现象，而气体杂质的含量则大幅度提高。由于大气主要是由氮气和氧气组成的，因此其中氮含量增加约27倍，氧含量增加约9倍，从而使金属的塑性和冲击韧性降到低于要求的水平。当采用带有药皮的焊条进行焊接时，通过保护和冶金处理等措施使熔敷金属的性能达到了要求。
上述情况表明，热加工与冷加工不同，它不仅改变了材料的外形，而且在加工过程中还伴随有材料内部成分和性能的变化。因此，它不仅是一个简单的机械加工过程，而且是一个复杂的冶金过程。为确保加工过程中金属不被有害杂质严重污染和性能不被恶化，就必须对加工过程中可能出现的各种冶金反应进行分析和研究，以便予以控制。因此，研究材料热加工过程中的化学冶金反应并掌握其一般规律，为分析金属在加工过程中可能产生的冶金缺陷和性能变化，以及采取有效的冶金防护措施和制定合理的加工工艺提供重要的理论依据。(www.xing528.com)
表6-1 相同焊丝不同保护条件下的低碳钢熔敷金属成分及性能
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