1）固-液界面凸凹不平所造成的化学成分不均匀性。焊接熔合区从理论上来说，应该是焊缝金属的液相线和固相线之间的区域，但由于材料的不均匀性，这一区域实际上是固-液相犬牙交错的区域。加之靠近固体母材的金属的不均匀混合，使这个区域的液态金属具有相当复杂的元素的分布。由于元素在固、液相中溶解度的不同，在固、液相间元素分布存在一定的梯度。
2）焊接熔合区液态金属的化学成分不均匀性。熔合区的另一种成分不均匀性，产生于焊接过程中的液相熔池金属一侧的不均匀搅拌区。熔池的边缘层母材金属份额较高且未被搅拌均匀，其原因是熔池边缘的温度较其平均温度低，距电弧电流中心较远，电磁搅拌力也较弱，金属的流动性较差；被熔化下来的母材金属处于液态的时间较短。在比较严重的情况下，甚至可以看到成块的母材金属以岛状或半岛状贴近于焊缝边缘。这种成分不均匀性的程度与焊接参数大小有关，特别是与施焊过程中焊接条件的均匀性和稳定性关系更大。
3）焊接熔合区固、液相间化学成分不均匀性。通常，被焊的两异种材料的成分差异愈大，则焊缝金属与焊缝两侧或焊缝一侧母材金属的成分差异也愈大。另外，即使是焊缝金属同母材金属之间的某元素的含量相同，焊缝金属同母材金属之间也就形成一个异种材料的连接副。焊接过程中，一侧是固态的A(或B)母材金属，一侧是D成分的液态焊接熔池。即使某元素在熔池中的含量与某侧母材中的含量相等，但由于该元素在固、液共存条件下，在固、液相界面两侧的含量也会不同。一般来说，将是液相(即熔池)含量高，固相(即母材)含量低，而在熔合线两侧出现化学成分的不均匀性。而母材没有时，一般来说，也会由于扩散使母材在熔合线附近会溶入这种元素，而降低熔合线两侧化学成分的不均匀性。如图8-3所示，在焊接熔池的高温下，D元素将从熔池向母材A(或B)发生扩散(包括某些情况下的上坡扩散)，由D进入A(或B)的元素浓度在固相表面最高，向内逐渐降低，由A(或B)扩散进入D的元素则由于液体的流动而均匀化，并不影响该局部的焊缝金属成分，焊缝一侧(或两侧)的不均匀性决定于A(或B)和D的成分和各组成元素的本性，这是不可避免的；但其扩散的深度和最终的浓度梯度，
则受到温度的高低和高温下停留时间以及元素固有性能(如扩散能力)的影响。
这是焊缝金属一侧(或两侧)的固相结晶成分不均匀性的一个来源。

4）焊接熔合区的组织与性能的不均匀性。熔合区的成分不均匀性，必然会导致金属组织和性能的不均匀性。其不良影响的严重程度，一方面同成分不均匀性的严重程度有关；另一方面在很大程度上又与母材金属A(或B)同焊缝金属D各组成元素间相互作用的性质有关。以奥氏体填充材料焊接碳钢一奥氏体不锈钢焊接接头为例：此时在碳钢一侧熔合区如果生成了严重的不均匀搅拌层，则出现Ni、Cr含量低于奥氏体不锈钢而高于碳钢的水平，其碳含量又接近于碳钢水平的特殊成分带，因此不可避免的要出现淬硬的马氏体组织。这种焊接接头的组织按以下组织形式出现：奥氏体不锈钢一侧焊缝和焊缝金属为奥氏体组织；碳钢一侧焊缝的熔合区有可能出现马氏体组织；而在奥氏体不锈钢焊接热影响区，会出现晶粒长大；在碳钢的焊接热影响区，也可能出现淬硬组织。这样，在奥氏体填充材料焊接碳钢-奥氏体不锈钢焊接接头就形成了十分复杂的不均匀组织，而其性能，自然也包括力学性能也是十分复杂和不均匀的。
 应当指出，焊接方法的不同、焊接工艺条件及参数、焊接过程的稳定性和焊后热处理的温度和保温等，都会对异种焊接接头熔合区的组织和性能的不均匀性和不一致性带来影响。