Обобщен полувековой опыт научно-исследовательской деятельности отдела исследований физико-химических процессов в сварочной дуге Института электросварки им. Е. О. Патона. Описан метод исследования процесса плавления и переноса электродного металла при сварке. Исследовано влияние температуры капель и кинетики плавления элетрода на насыщение металла азотом, взаимодействие металла с водородом при сварке элетродами с рутиловым покрытием, показаны причины образования пор при такой сварке. Рассмотрен новый метод определения содержания диффузного водорода в металле. Приведена методика определения стабильности дуги переменного тока. Определены источники поступления марганца и железа в сварочный аэрозоль. Исследована взаимосвязь порообразования и параметров дуги при сварке электродами с основным покрытием. Изучено влияние лигирования на механические свойства сварных швов, выполненых порошковыми проволоками, влияние серы на хлодостойкость металла швов низкоуглеродистых сталей, а также водорода на хрупкость конструкционных сталей и сварных соединений. Рассмотрены особенности термического цикла сварки под флюсом пульсирующей дугой. Внимание уделено математическому моделированию процессов взаимодействия металла с газами при дуговой сварке. Приведены математические модели обратимой водородной хрупкости и переноса водорода краевой дислокацией. Разработана порошковая проволока для дуговой сварки высокопрочных сталей бейнитного класса.