氢原子与金属形成间隙固溶体并自由扩散
对能与氢生成稳定氢化物的金属来说，它们吸收氢的反应属于放热反应，因此在较低温度下其吸氢量较多，而在较高温度下其吸氢量减少。焊接这类金属及合金时，必须防止它们在固态下吸收大量的氢，否则将严重影响焊接质量。
氢在焊缝中的扩散行为由于焊接时的热过程时间短，熔化金属冷却的速度很快，液态金属在高温电弧高温下吸收的氢只有一部分在凝固过程中逸出，而相当多的氢则来不及逸出被残留在焊缝中。

在焊缝金属中，大部分氢以氢原子或氢离子的形式存在，并与金属形成间隙固溶体。由于氢原子或氢离子半径很小，可以在焊缝金属晶格中自由扩散，故称之为扩散氢；小部分扩散氢聚积于金属晶体缺陷、显微裂纹和非金属夹杂物边缘的空隙中结合为氢分子，因其半径扩大而不能自由扩散而残留在金属中，称之为残余氢。在氢原子不断结集转变为氢分子时，其体积急剧增大可形成高压或超高压，使微观缺陷形成空穴。当空穴密度不断增大，金属承受的塑性变形达到一定限度时，将产生脆化而形成氢脆。
氢是表面活性物质。由于塑性变形而可在晶界聚集大量位错，氢能吸附在这种位错集结在部位的表面上，从而降低了裂口形成及扩展所需要的能量。由微观缺陷构成的裂源常以缺口的形式存在，其缺口尖端局部塑性形变而可形成三维应力。

由实验证实，缺口尖端局部塑性应变量随含氢量的增大而增大。微观局部塑性应变量最大部位也应是扩散氢偏聚程度最大的部位。换言之，存在一个氢向应力集中场“浓化扩散”的过程，这一过程必定是氢与位错交互作用的结果。这种现象常称为应力诱导扩散。
氢在裂口尖端附近的三维应力场中将有最大程度的浓化或富集，也正是在这个区域开始裂纹形核。当裂纹向前延伸时，又会形成新的三维应力场，这时，在氢的浓化扩散尚未达到临界浓度时，裂纹将暂时停止延伸，只有在氢含量达到临界浓度时，裂纹才通过富氢部位向前扩展。