Хомогенно зародишообразуване
Хомогенното зародишообразуване описва спонтанното образуване на кристални зародиши директно в чиста стопилка без всякаква чужда повърхност. За целта стопилката трябва да се преохлади силно, често с 100 до 300 келвина под точката на топене. В заваръчната практика този случай почти не се среща, защото заваръчната вана винаги предоставя достатъчно чужди зародиши за обичайното хетерогенно зародишообразуване (по чужди повърхности).
Физико-химичен механизъм на действие
В хомогенна стопилка атомите се движат безразборно. При охлаждане случайно се образуват малки атомни групи, които задават кристалната структура. Тези групи обикновено веднага се разпадат отново, защото повърхността им струва енергия. Само когато стопилката е силно преохладена, някои от тези зародиши растат по-нататък. Необходимото преохлаждане често е 100 до 300 Kelvin под точката на топене. Хомогенното зародишообразуване следователно изисква висока енергийна бариера и се случва само в много чисти стопилки без частици.
Металургично значение и рискове при заваряване
В заваръчната вана винаги има чужди повърхности: стените на шева, оксидни слоеве, остатъци от заваръчен прах, легиращи елементи. По тези повърхности кристалните зародиши се образуват много по-лесно, защото междуфазната енергия намалява. Затова втвърдяването почти винаги протича хетерогенно. Хомогенно зародишообразуване се появява само при изключително чисти стопилки, например при специални заварки във вакуум. Риск: Ако все пак се стигне до хомогенно зародишообразуване, ваната се втвърдява внезапно след силно преохлаждане. Газовете, които преди са били разтворени, вече не могат да избягат и образуват пори. Освен това възникват високи вътрешни напрежения поради внезапния скок в обема.
Практика в цеха и указания за действие
Практикът не може да влияе пряко на хомогенното зародишообразуване, но може да го направи малко вероятно. За целта той осигурява много чужди зародиши в стопилката: добавя модификатори като титан или алуминий, използва заваръчни добавки с фино разпределени оксиди или карбиди. Тези частици действат като зародиши и стартират кристализацията още при малко преохлаждане. Така се получава дребнозърнеста, жилава структура без пори. Не дръж стопилката ненужно дълго течна и избягвай прекалено висока чистота на материалите, ако зад това не стои специално приложение.