稳定状态时的熔池结晶的成长
在焊接过程进入准稳定状态时，熔池的外部形状，其熔池结晶等温面的外形基本不变，且与焊接电弧沿焊接;因此，焊接熔池结品等温面沿矜焊接方向移动，而结品晶粒成长轴在每瞬间的轨迹记，必然呈弯曲状成长的焊缝金属晶体形貌，晶粒主轴的成长方向与熔池结晶面正交，由于熔池沿着焊接方向的移动，晶粒主轴呈弯曲状向焊缝中心成长。

由于熔池结晶主轴成长的方向及其线速度与焊接平均速度的关系及其作用，将直接影响到焊缝金属晶体结合面及其由于偏析使杂质集聚于晶体主要交界中心。任意一个晶粒主轴在任一点的成长平均线速度的方向是切线 (S-S'),此方向与X轴的夹角为0。如果结晶等温面在时间内沿X轴移动了 ，则此时的结晶面从4移到5，同时晶粒的主轴由4成长到C。同时还可以把14BC'看作是直角三角形，当焊接速度增大时，晶粒成长的平均线速度随之增大；之间的夹角也随之增大。此时晶粒主轴成长的方向越趋向垂直于焊缝中心线。当焊接速度减小时，使晶粒主轴成长的方向越弯曲。

晶粒主轴垂直于焊缝中心线时，易形成由于偏析而使熔池金属中的杂质聚集于熔池中。因此，当采用大速度、大电流以大热输入施焊时，很容易导致焊缝中心产生裂缝。这一情况对于某些奥氏体钢和结晶偏析严重的钢，特别是含硫等杂质应高度注意。
实际上，结晶速度还与熔池析出结晶潜热及其热作用的周期性变化、熔池金属结晶时的上霄优先结晶以致其化学成分的不均匀性、合金元素扩散的变化、熔池中有害杂质的偏析立完聚集等因素都有密切关系。由此可知，熔池结晶速度受诸多因素的影响而变得相当复杂。
如果取焊缝的断面进行金相分析观察，便会看到焊缝中的晶体主要是柱状晶，只有在焊缝上部才有少量的等轴晶。在显微镜下进行微观分析，可进一步看到柱状晶有平面晶、胞状树枝状晶等多种组织形态。对于钢铁材料和具有固溶强化的合金来说，柱状内部主要为柱状晶组织。柱状晶或等轴晶内部的微观组织都称为亚晶。