ריתוך הוא תהליך שבו שני או יותר חומרים הומוגניים או לא דומים מחוברים זה לזה באמצעות קישור ודיפוזיה של אטומים או מולקולות.
השיטה לקידום קשר ודיפוזיה בין אטומים ומולקולות היא הפעלת חום או לחץ, או שניהם בו-זמנית.
ניתן לחלק את ריתוך מתכת לשלוש קטגוריות: ריתוך היתוך, ריתוך בלחץ והלחמה לפי מאפייני התהליך.
ריתוך היתוך היא שיטה שבה ממשק היצירה מחומם למצב מותך במהלך תהליך הריתוך והריתוך הושלם ללא הפעלת לחץ. במהלך הריתוך, מקור החום מחמם וממיס במהירות את הממשק בין שני חלקי העבודה שיש לרתך, ויוצר בריכה מותכת. הבריכה המותכת נעה קדימה עם מקור החום, ולאחר הקירור נוצר ריתוך רציף לחיבור שני חלקי העבודה לגוף אחד.
במהלך תהליך הריתוך, אם האטמוספרה נמצאת במגע ישיר עם הבריכה המותכת בטמפרטורה גבוהה, החמצן באטמוספירה יחמצן את המתכת ואת מרכיבי הסגסוג השונים. חנקן, אדי מים וכו' באטמוספירה נכנסים לבריכה המותכת, וגם יווצרו פגמים כמו נקבוביות, תכלילים של סיגים וסדקים בתהליך הקירור שלאחר מכן, ויגרמו לפגיעה באיכות הריתוך ובביצועים.
על מנת לשפר את איכות הריתוך של צינורות פלדה ללא תפרים, פותחו שיטות הגנה שונות. לדוגמה, ריתוך קשת מוגן גז משתמש בארגון, פחמן דו חמצני וגזים אחרים כדי לבודד את האטמוספירה כדי להגן על קצב הקשת והבריכה המותכת במהלך הריתוך; דוגמה נוספת היא כאשר ריתוך פלדה, אבקת פרוטיטניום עם זיקה גבוהה לחמצן מתווספת לציפוי האלקטרודה לצורך ניקוי חמצון. הוא יכול להגן על יסודות מועילים כמו מנגן וסיליקון במוט הריתוך מפני חמצון וכניסה לבריכה המותכת, ולהשיג ריתוכים באיכות גבוהה לאחר הקירור.
ריתוך בלחץ נועד להשיג חיבור בין-אטומי בין שני חלקי עבודה במצב מוצק בתנאי לחץ, המכונה גם ריתוך במצב מוצק. תהליך ריתוך הלחץ הנפוץ הוא ריתוך קת התנגדות. כאשר זרם עובר דרך קצה החיבור של שני חלקי עבודה, הטמפרטורה עולה עקב ההתנגדות הגדולה. כאשר מחומם למצב פלסטי, החיבור הופך לכזה תחת פעולת לחץ צירי. המאפיין המשותף של שיטות ריתוך בלחץ שונות הוא הפעלת לחץ במהלך תהליך הריתוך ללא הוספת חומר מילוי. לרוב שיטות הריתוך בלחץ כגון ריתוך דיפוזיה, ריתוך בתדר גבוה, ריתוך בלחץ קר וכו' אין תהליך התכה, כך שאין בעיות כמו שריפת יסודות סגסוגת מועילים וחדירת אלמנטים מזיקים לריתוך כמו ריתוך היתוך, ובכך פישוט תהליך הריתוך וגם שיפור בטיחות הריתוך ותנאי היגיינה. יחד עם זאת, מכיוון שטמפרטורת החימום נמוכה מזו של ריתוך היתוך וזמן החימום קצר יותר, האזור המושפע מהחום קטן יותר. חומרים רבים שקשה לרתך עם ריתוך היתוך ניתנים לרוב לריתוך בלחץ ליצירת חיבורים איכותיים בעלי חוזק זהה למתכת הבסיס.
הלחמה היא להשתמש בחומר מתכת עם נקודת התכה נמוכה יותר מחומר העבודה כמתכת המילוי. חומר העבודה ומתכת המילוי מחוממים לטמפרטורה גבוהה מנקודת ההיתוך של מתכת המילוי ונמוכה מנקודת ההיתוך של חומר העבודה. מתכת המילוי הנוזלית משמשת להרטיב את חומר העבודה, למלא את פער הממשק ולממש את הקשר עם חומר העבודה. הדיפוזיה ההדדית בין אטומים מממשת את שיטת הריתוך.
