การเชื่อมเป็นกระบวนการที่วัสดุตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไปมารวมกันเป็นเนื้อเดียวกันหรือต่างกันโดยผ่านพันธะและการแพร่กระจายของอะตอมหรือโมเลกุล
วิธีการส่งเสริมพันธะและการแพร่กระจายระหว่างอะตอมและโมเลกุลคือการให้ความร้อนหรือความดัน หรือทั้งสองอย่างพร้อมกัน
การเชื่อมโลหะสามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ประเภท คือ การเชื่อมฟิวชัน การเชื่อมด้วยแรงดัน และการประสาน ตามลักษณะของกระบวนการ
การเชื่อมแบบฟิวชั่นเป็นวิธีการที่ส่วนต่อประสานของชิ้นงานถูกให้ความร้อนจนมีสถานะหลอมเหลวในระหว่างกระบวนการเชื่อม และการเชื่อมจะเสร็จสมบูรณ์โดยไม่ต้องใช้แรงกด ในระหว่างการเชื่อม แหล่งความร้อนจะร้อนอย่างรวดเร็วและละลายส่วนต่อประสานระหว่างชิ้นงานทั้งสองที่จะเชื่อม ก่อตัวเป็นสระหลอมเหลว บ่อหลอมเหลวเคลื่อนไปข้างหน้าพร้อมกับแหล่งความร้อน และหลังจากการเย็นตัวลง จะเกิดการเชื่อมอย่างต่อเนื่องเพื่อเชื่อมต่อชิ้นงานทั้งสองเข้าด้วยกันเป็นชิ้นเดียว
ในระหว่างกระบวนการเชื่อม หากบรรยากาศสัมผัสโดยตรงกับบ่อหลอมเหลวที่มีอุณหภูมิสูง ออกซิเจนในบรรยากาศจะออกซิไดซ์โลหะและองค์ประกอบโลหะผสมต่างๆ ไนโตรเจน ไอน้ำ ฯลฯ ในบรรยากาศเข้าสู่บ่อหลอมเหลว และจะก่อให้เกิดข้อบกพร่อง เช่น รูขุมขน การรวมตัวของตะกรัน และรอยแตกในแนวเชื่อมในระหว่างกระบวนการทำความเย็นในภายหลัง ส่งผลให้คุณภาพและประสิทธิภาพของการเชื่อมลดลง
เพื่อปรับปรุงคุณภาพการเชื่อมของท่อเหล็กไร้ตะเข็บ จึงมีการพัฒนาวิธีการป้องกันต่างๆ ตัวอย่างเช่น การเชื่อมอาร์กแบบป้องกันแก๊สใช้อาร์กอน คาร์บอนไดออกไซด์ และก๊าซอื่นๆ เพื่อแยกบรรยากาศเพื่อปกป้องส่วนโค้งและอัตราสระหลอมเหลวระหว่างการเชื่อม อีกตัวอย่างหนึ่งคือเมื่อมีการเติมการเชื่อมเหล็ก ผงเฟอร์โรไททาเนียมที่มีค่าสัมพรรคภาพสูงกับออกซิเจนถูกเติมลงในการเคลือบอิเล็กโทรดเพื่อดีออกซิเดชัน สามารถปกป้ององค์ประกอบที่เป็นประโยชน์ เช่น แมงกานีสและซิลิคอนในลวดเชื่อมจากการเกิดออกซิเดชันและการเข้าสู่สระหลอมเหลว และได้รอยเชื่อมคุณภาพสูงหลังจากการทำความเย็น
การเชื่อมด้วยแรงดันคือเพื่อให้เกิดการยึดเหนี่ยวระหว่างอะตอมระหว่างชิ้นงานสองชิ้นในสถานะของแข็งภายใต้สภาวะแรงดัน หรือที่เรียกว่าการเชื่อมแบบโซลิดสเตต กระบวนการเชื่อมด้วยแรงดันที่ใช้กันทั่วไปคือการเชื่อมแบบก้นด้วยความต้านทาน เมื่อกระแสไหลผ่านปลายเชื่อมต่อของชิ้นงานทั้งสอง อุณหภูมิจะสูงขึ้นเนื่องจากความต้านทานสูง เมื่อถูกความร้อนสู่สถานะพลาสติก การเชื่อมต่อจะกลายเป็นหนึ่งเดียวภายใต้การกระทำของแรงดันตามแนวแกน คุณลักษณะทั่วไปของวิธีการเชื่อมด้วยแรงดันต่างๆ คือ แรงดันจะถูกใช้ในระหว่างกระบวนการเชื่อมโดยไม่ต้องเติมวัสดุตัวเติม วิธีการเชื่อมด้วยแรงดันส่วนใหญ่ เช่น การเชื่อมแบบกระจาย การเชื่อมด้วยความถี่สูง การเชื่อมด้วยแรงดันเย็น ฯลฯ ไม่มีกระบวนการหลอม ดังนั้นจึงไม่มีปัญหาเช่นการเผาไหม้องค์ประกอบของโลหะผสมที่เป็นประโยชน์ และการบุกรุกขององค์ประกอบที่เป็นอันตรายเข้าไปในแนวเชื่อม เช่น การเชื่อมแบบฟิวชัน ดังนั้น ลดความซับซ้อนของกระบวนการเชื่อมและปรับปรุงความปลอดภัยและสุขอนามัยในการเชื่อม ในเวลาเดียวกัน เนื่องจากอุณหภูมิความร้อนต่ำกว่าการเชื่อมฟิวชันและเวลาในการทำความร้อนสั้นกว่า โซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนจึงมีขนาดเล็กลง วัสดุหลายชนิดที่ยากต่อการเชื่อมด้วยการเชื่อมแบบฟิวชั่นมักจะสามารถเชื่อมด้วยการเชื่อมด้วยแรงดันเพื่อสร้างข้อต่อคุณภาพสูงที่มีความแข็งแรงเช่นเดียวกับโลหะฐาน
การบัดกรีแข็งคือการใช้วัสดุโลหะที่มีจุดหลอมเหลวต่ำกว่าชิ้นงานเป็นโลหะเติม ชิ้นงานและโลหะตัวเติมจะถูกให้ความร้อนที่อุณหภูมิสูงกว่าจุดหลอมเหลวของโลหะตัวเติมและต่ำกว่าจุดหลอมเหลวของชิ้นงาน โลหะตัวเติมของเหลวใช้เพื่อทำให้ชิ้นงานเปียก เติมช่องว่างส่วนต่อประสาน และตระหนักถึงการเชื่อมต่อกับชิ้นงาน การแพร่กระจายระหว่างอะตอมทำให้เกิดวิธีการเชื่อม
