焊缝金属二次结晶时要发生金属的相变。金属相变时，不仅氢的溶解度会发生急剧的变化，同时氢的扩散能力也会有很大不同。因为氢在奥氏体中的溶解度大，在铁素体中的溶解度小，因而当焊缝金属由奥氏体向铁素体转变时，氢的溶解度会发生突然降低。但与此同时，氢的扩散速度正好相反，在奥氏体向铁素体转变时突然增加。
焊接高强钢时，焊缝金属的含碳量总是被控低于母材金属。因此，焊缝在较高温度就开始了相变；即由奥氏体分解为铁素体、珠光体。此时热影响区的金属尚未开始奥氏体分解（因为含碳量较焊缝高，故主要转变为马氏体）。当焊缝金属发生由奥氏体向铁素体、珠光体转变时，氢的溶解度突然降低，同时氢在铁素体、珠光体中的扩散速度比较大，因此，此时氢就很快地从焊缝穿过熔合区向尚未发生分解的奥氏体的热影响区中扩散，而氢在奥氏体中的分解速度较小，还来不及扩散到距离熔合区较远的母材金属方面去，因此在熔合区附近就形成了富氢地带。当滞后相变的热影响区发生奥氏体向马氏体转变时，氢便以过饱和状态残存于马氏体中。
如果热影响区存在一些微观缺陷，如显微杂质和微孔等时，氢便会在这些缺陷处发生聚集，并由原子状态转变为分子状态，形成了较大的压力，促使这些原有微观缺陷的地方，不断扩大，直至形成微观的裂纹。
氢由溶解、扩散、聚集、产生应力以致开裂需要一定的时间，具有延迟现象，所以氢致裂纹成为延迟裂纹。
在热影响区氢的浓度如果足够高时，能使热影响区的马氏体进一步脆化，即形成焊道下裂纹；如果氢的浓度稍低，仅在有应力集中的地方才出现裂纹，即形成焊趾裂纹和焊根裂纹。
