埋弧焊的冶金反应，主要是液态金属中的某一元素被焊剂中的某一元素所取代的反应。对于低碳钢埋弧焊来说，最主要的冶金反应有硅。锰的还原反应，炭的氧化反应（烧损反应），以及焊缝中氢、硫、磷的控制等。
1、硅、锰的还原反应
硅、锰是低碳钢焊缝金属中最重要的合金元素。锰可以降低焊缝中产生热裂纹的危险性，提高焊缝的力学性能；硅可以镇静焊接熔池，加快脱氧过程，并保证焊缝金属的致密性，因次，必须有效的控制熔池得得冶金过程，保证焊缝金属中适当的硅、锰含量。
低碳钢埋弧焊时，主要采用高锰高硅低氟型熔炼焊剂HJ－431并配H08A型焊丝。焊剂的主要成分是MnO和SiO2，它们的渣系为MnO－SiO2。因次在焊接时熔渣和液态金属中间将会发生如下反应：
2Fe+SiO2－－－2FeO+SiFe+MnO2－－－FeO+Mn
这两个反应都属于还原反应，还原生成的Si、Mn元素则过渡到焊缝中去，而生成的FeO大部份进入熔渣，只有少量残留在焊缝金属中。
2、埋弧焊时碳的氧化烧损
低碳钢埋弧焊时，由于使用得熔炼焊剂中不含碳元素，因而碳只能从焊丝和母材进入焊接熔池。焊丝熔滴中的碳在过渡过程中发生非常剧烈的氧化反应C+O－－CO，在熔池内也有一部分碳被氧化，其结果将是焊缝中的碳元素烧损而出现脱碳现象。若增加焊丝中碳的含量，则碳的烧损量也增大。由于碳的剧烈氧化，熔池的搅动作用增强，使熔池中的气体容易析出，有利于焊缝中气孔的形成，由于碳的含量对焊缝的力学性能有很大的影响，所以炭烧损后必须补充其它元素，才能保证焊缝力学性能要求，这正是焊缝中硅锰元素比母材高的原因。
3、硫、磷杂志的限制
硫、磷在金属中都是有害杂质，焊缝含硫量增加时会造成偏析形成低温共晶，产生热裂纹的倾向增大；焊缝含磷量增加时会引起金属的冷脆性，降低其冲击韧度。因次必须限制焊接材料中硫。磷的含量并控制其过渡。
4、熔池中的去氢反应
氢是埋弧焊时产生气孔和冷裂纹的主要原因。而防止气孔和冷裂纹的重要措施就是去除熔池中的氢。去氢的途径有两条，一是杜绝氢的来源，就是清除焊丝和焊件表面的水、锈、污，并按要求烘干焊剂；二是通过冶金手段去除熔池中的氢，后一种途径对于焊接冶金来说非常重要，可利用焊剂加入的氟化物分解出来的氟元素和某些氧化物中分解出来的氧元素，通过冶金反应与氢结合成不溶于熔池的化合物HF和OH来加以去除。