焊接热裂纹的形成是由于材料所具有的塑性储备不足以承受材料所受到的变形所致，换句话说，就是材料所受到的变形超过了材料所具有的变形能力。
（1）结晶裂纹的形成机理 产生结晶裂纹的冶金因素是在液态焊缝金属结晶的后期，由于偏析在树枝状晶粒之间形成了低熔点相的液态薄膜，其力学因素是由于材料的冷却收缩而发生塑性变形，这种液态薄膜承受不了这种收缩变形，于是就形成了裂纹。这种裂纹具有明显的晶间特征；一般来说，裂纹方向与最大收缩力的方向垂直；由于是产生在高温，表面被氧化，因此，裂纹表面无金属光泽，而有红色的氧化色彩。
产生结晶裂纹有一个温度范围，在这个温度范围内，材料的塑性很低，结晶裂纹就是在这个温度范围内产生的，我们把这个温度范围叫做“脆性温度区间”（BTR）。其物理意义如下：在液态焊缝金属结晶的后期，降到某一温度后，开始在树枝状晶之间形成孤立的液态薄膜，它们互不贯通，在周围已结晶金属冷却收缩产生的应力作用下产生裂隙而没有液态金属来补充，表现为塑性变形能力低下，于是就形成了裂纹。这一温度就是“脆性温度区间”的上限；当温度继续降低，全部液态金属都结晶为固态，这时的金属就又有了较大的承受变形的能力，已不能产生裂纹，这一温度就是“脆性温度区间”的下限。对于25Cr-20Ni钢来说，这个“BTR”为1450～1250℃。图1-56所示即为Cr-Ni-Mo单相奥氏体不锈钢焊缝金属中热裂纹形成的示意图。


（2）液化裂纹的形成机理  液化裂纹发生在焊接热影响区及多层焊时已成为后道焊缝热影响区的前道焊缝金属中。尺寸很小，一般为0.1～0.4mm，因此，不易觉察。只有去除一部分表面，抛光腐蚀（浓硝酸和过氧化氢），在光镜下就可看到。
液化裂纹产生的原因是由于偏析在晶界导致低熔点相形成引起的。如图1-56c所示，在焊接热影响区，偏析于晶界的低熔点相被加热熔化，在收缩应力的作用下就有可能产生裂纹。在焊接过程中，焊接热影响区，在加热过程中受到压应力，在冷却过程中逐步转变成拉应力。这个转变的温度很重要，对液化裂纹的产生起决定性的作用。只有当转变时这种低熔点相与拉应力同时存在时才可能产生裂纹。如果从压应力转变成拉应力的温度很低，低熔点相已经凝固，就不会产生液化裂纹，如焊接薄板的情况。如果从压应力转变成拉应力的温度很高，这时的低熔点相尚未凝固，就可能产生液化裂纹，如焊接厚板的情况。
多层焊时，在前道焊道的焊接热影响区中产生液化裂纹的原因较为复杂。为什么在前道焊道的焊接中不产生结晶裂纹，而却在后道焊道热影响区的前道焊缝金属中产生液化裂纹呢？这是因为，在结晶过程中焊缝金属有良好的抗热裂性，而不会产生结晶裂纹，但当在下道焊道的热作用下，在焊接热影响区会发生晶粒长大，一方面会使低熔点相集聚，另一方面还可能会有Cr、Ni、Mn、Si、Nb等元素富集于新晶粒边界产生低熔点相，从而提高了产生液化裂纹的敏感性。