Металлургическими процессами при лазерной обработке называют процессы взаимодействия жидкого металла с атмосферой воздуха, защитными и активными газами. В это понятие также входят процессы кристаллизации жидкого расплава и фазовые превращения при нагреве без расплавления.
Наиболее активно металлургические процессы протекают при расплавлении металла лазерным излучением, т. е. при сварке, резке, наплавке и термической обработке с плавлением.

В отличие от металлургических процессов, протекающих в плавильных печах, лазерные процессы имеют следующие особенности.

1. Малый объем расплавленного металла и высокая скорость его охлаждения, приводящие к тому, что не все начавшиеся реакции протекают до конца. Кроме того, создаются препятствия полному очищению металла шва от различных оксидов, неметаллических включений и газов, которые из-за быстрого затвердевания металла шва не успевают выйти на поверхность сварочной ванны.

2. Активное взаимодействие расплавленного металла с окружающей газовой средой, способствующее дополнительному насыщению металла газами после кристаллизации.

3. Высокая температура в зоне взаимодействия лазерного излучения с металлом приводит к диссоциации газов, т. е. к распаду молекул кислорода, азота, водорода и других на атомы. Находясь в атомарном состоянии, эти газы становятся весьма активными и, реагируя с металлом шва, резко ухудшают его качество.

В результате металлургических реакций может происходить окисление и раскисление металла, легирование его соответствующими элементами, а также растворение и выделение в шве таких газов, как азот, водород и др.

Окисление расплавленного металла происходит в основном кислородом, содержащимся в окружающей атмосфере, защитных газах, на кромках деталей и поверхности присадочных материалов. Наличие на поверхности металла ржавчины или окалины также приводит к окислению, так как в процессе нагрева имеющаяся в ржавчине влага испаряется, а содержащийся в ней кислород окисляет металл. Окалина при плавлении превращается в оксид металла с выделением свободного кислорода.

Рассмотрим процессы окисления на примере наиболее распространенных железосодержащих сталей и сплавов.

Кислород с железом образует три оксида: FeO (содержание кислорода 22,3%); F304 (содержание кислорода 27,6%), Fe203 (содержание кислорода 30,1 %).