Homogen kimdannelse
Homogen kimdannelse beskriver den spontane dannelse af krystallkimer direkte i en ren smelte uden nogen fremmedoverflade. For det skal smelten underkøle kraftigt, ofte 100 til 300 Kelvin under smeltepunktet. I svejsepraksis forekommer dette tilfælde næsten ikke, fordi smeltebadet altid leverer tilstrækkelige fremmedkimer til den sædvanlige heterogene kimdannelse (på fremmedoverflader).
Fysisk-kemisk virkningsmekanisme
I en homogen smelte bevæger atomerne sig uordnet. Når den afkøles, dannes der tilfældigt små atomgrupper, som bestemmer krystalstrukturen. Disse grupper opløses som regel straks igen, fordi deres overflade koster energi. Kun når smelten er stærkt underafkølet, vokser nogle af disse kim videre. Den nødvendige underafkøling ligger ofte 100 til 300 kelvin under smeltepunktet. Homogen kernedannelse kræver altså en høj energibarriere og sker kun i meget rene, partikelfrie smelter.
Metallurgisk relevans & risici ved svejsning
I svejsebædet findes der altid fremmede overflader: sømflanker, oxidhinder, svejsepulverrester, legeringselementer. På disse flader dannes krystallkim meget lettere, fordi grænsefladeenergien falder. Derfor foregår størkningen næsten altid heterogent. Homogen kernedannelse forekommer kun ved ekstremt rene smelter, f.eks. ved specialsvejsning i vakuum. Risiko: Hvis homogen kernedannelse alligevel sker, størkner bædet pludseligt efter kraftig underafkøling. Gasser, der før var opløst, kan ikke længere undslippe og danner porer. Desuden opstår der høje indre spændinger på grund af det pludselige volumenhop.
Værkstedspraksis & handlingsanvisninger
Praktikeren kan ikke direkte påvirke homogen kernedannelse, men han kan gøre den usandsynlig. Det gør han ved at sørge for mange fremmedkim i svejsebædet: tilsætte ympemidler som titan eller aluminium, bruge svejsetilsatsmaterialer med fint fordelte oxider eller karbider. Disse partikler virker som kim og starter krystallisationen allerede ved lav underafkøling. Så opstår der en finkornet, sej struktur uden porøsitet. Hold ikke svejsebædet flydende unødigt længe, og undgå for høj renhed af materialerne, hvis der ikke ligger en specialanvendelse bag.