Nukleasi homogen
Nukleasi homogen menggambarkan pembentukan spontan inti kristal langsung dalam lelehan murni tanpa permukaan asing. Untuk itu lelehan harus sangat superdingin, sering 100 sampai 300 Kelvin di bawah titik lebur. Dalam praktik pengelasan kasus ini hampir tidak terjadi, karena kolam leleh selalu menyediakan cukup inti asing untuk nukleasi heterogen (pada permukaan asing) yang biasa.
Mekanisme aksi fisik-kimiawi
Dalam lelehan homogen, atom-atom bergerak tak beraturan. Saat mendingin, terbentuk kelompok atom kecil secara acak yang menentukan struktur kristal. Kelompok ini biasanya langsung terurai lagi karena permukaannya membutuhkan energi. Hanya jika lelehan sangat undercooling, beberapa inti ini tumbuh lebih lanjut. Undercooling yang diperlukan seringkali 100 hingga 300 Kelvin di bawah titik leleh. Jadi nukleasi homogen memerlukan penghalang energi tinggi dan hanya terjadi pada lelehan yang sangat murni dan bebas partikel.
Relevansi metalurgi & risiko saat pengelasan
Dalam kolam las selalu ada permukaan asing: tepi las, lapisan oksida, sisa fluks, unsur paduan. Di permukaan ini inti kristal terbentuk jauh lebih mudah karena energi antarmuka menurun. Karena itu pembekuan hampir selalu berlangsung heterogen. Nukleasi homogen hanya terjadi pada lelehan yang sangat bersih, misalnya pada pengelasan khusus dalam vakum. Risiko: Jika nukleasi homogen tetap terjadi, kolam membeku seketika setelah undercooling kuat. Gas yang sebelumnya terlarut tidak dapat lagi keluar dan membentuk pori. Selain itu, tegangan sisa tinggi timbul akibat lonjakan volume mendadak.
Praktik bengkel & instruksi kerja
Praktisi tidak dapat mempengaruhi nukleasi homogen secara langsung, tetapi dapat membuatnya tidak mungkin terjadi. Untuk itu ia menyediakan banyak inti asing dalam kolam las: paduan inokulan seperti titanium atau aluminium, gunakan bahan tambah las dengan oksida atau karbida yang terdistribusi halus. Partikel ini berfungsi sebagai inti dan memulai kristalisasi pada undercooling rendah. Dengan demikian terbentuk struktur butir halus dan ulet tanpa porositas. Jangan biarkan kolam las tetap cair lebih lama dari perlu dan hindari kemurnian bahan yang terlalu tinggi jika bukan untuk aplikasi khusus.