Homogenní nukleace
Homogenní nukleace popisuje spontánní tvorbu zárodků krystalů přímo v čisté tavenině bez jakéhokoli cizího povrchu. K tomu musí být tavenina silně podchlazena, často o 100 až 300 kelvinů pod bod tání. V praxi svařování se tento případ téměř nevyskytuje, protože svarová lázeň vždy poskytuje dostatek cizích zárodků pro obvyklou heterogenní nukleaci (na cizích površích).
Fyzikálně-chemický mechanismus účinku
V homogenní tavenině se atomy pohybují neuspořádaně. Při ochlazování se náhodně vytvářejí malé skupiny atomů, které předurčují krystalovou strukturu. Tyto skupiny se většinou okamžitě rozpadají, protože jejich povrch stojí energii. Pouze pokud je tavenina silně podchlazená, některé z těchto zárodků dále rostou. Potřebné podchlazení je často 100 až 300 Kelvinů pod bodem tání. Homogenní nukleace tedy vyžaduje vysokou energetickou bariéru a nastává pouze u velmi čistých tavenin bez částic.
Metalurgický význam a rizika při svařování
Ve svarové lázni jsou vždy cizí povrchy: boky svaru, oxidické vrstvy, zbytky tavidla, legující prvky. Na těchto plochách vznikají krystalové zárodky mnohem snadněji, protože mezifázová energie klesá. Proto probíhá tuhnutí téměř vždy heterogenně. Homogenní nukleace nastává pouze u extrémně čistých tavenin, například při speciálním svařování ve vakuu. Riziko: Pokud homogenní nukleace přece jen nastane, lázeň po silném podchlazení prudce ztuhne. Plyny, které byly dříve rozpuštěné, nemohou uniknout a vytvářejí póry. Navíc vznikají vysoká vnitřní pnutí v důsledku náhlé změny objemu.
Dílenská praxe a pokyny pro práci
Praktik nemůže homogenní nukleaci přímo ovlivnit, ale může ji učinit nepravděpodobnou. Proto zajistí mnoho cizích zárodků v tavenině: přidá očkovadla jako titan nebo hliník, použije přídavné materiály s jemně rozptýlenými oxidy nebo karbidy. Tyto částice fungují jako zárodky a zahajují krystalizaci již při malém podchlazení. Tím vzniká jemnozrnná, houževnatá struktura bez pórovitosti. Nenechávej svarovou lázeň zbytečně dlouho tekutou a vyhýbej se příliš vysoké čistotě materiálů, pokud za tím není speciální aplikace.