Homogene kiemvorming
Homogene kiemvorming beschrijft de spontane vorming van kristalkiemen direct in een zuivere smelt zonder enig vreemd oppervlak. Daarvoor moet de smelt sterk onderkoelen, vaak 100 tot 300 Kelvin onder het smeltpunt. In de laspraktijk komt dit geval nauwelijks voor, omdat het smeltbad altijd voldoende vreemde kiemen levert voor de gebruikelijke heterogene kiemvorming (aan vreemde oppervlakken).
Fysisch-chemisch werkingsmechanisme
In een homogene smelt bewegen de atomen zich ongeordend. Tijdens het afkoelen vormen zich willekeurig kleine atoomgroepjes die de kristalstructuur bepalen. Deze groepjes vallen meestal meteen weer uiteen, omdat hun oppervlak energie kost. Alleen als de smelt sterk onderkoeld is, groeien sommige van deze kiemen verder. De benodigde onderkoeling ligt vaak 100 tot 300 Kelvin onder het smeltpunt. Homogene kiemvorming vereist dus een hoge energiebarrière en gebeurt alleen in zeer zuivere, deeltjesvrije smelten.
Metallurgische relevantie en risico's bij het lassen
In het lasbad zijn er altijd vreemde oppervlakken: de lasflanken, oxidehuiden, laspoederresten, legeringselementen. Op deze oppervlakken ontstaan kristalkiemen veel gemakkelijker, omdat de grensvlakenergie daalt. Daarom verloopt de stolling bijna altijd heterogeen. Homogene kiemvorming treedt alleen op bij extreem zuivere smelten, bijvoorbeeld bij speciale lassen onder vacuüm. Risico: als homogene kiemvorming toch optreedt, stolt het bad na sterke onderkoeling plotseling. Gassen die eerder waren opgelost, kunnen niet meer ontsnappen en vormen poriën. Bovendien ontstaan hoge spanningen door de plotselinge volume-sprong.
Werkplaatspraktijk en aanwijzingen
De praktijkman kan homogene kiemvorming niet direct beïnvloeden, maar hij kan het onwaarschijnlijk maken. Hij zorgt daarvoor voor veel vreemde kiemen in het smeltbad: inoculanten zoals titanium of aluminium toevoegen, lastoevoegmaterialen met fijn verdeelde oxiden of carbiden gebruiken. Deze deeltjes werken als kiemen en starten de kristallisatie al bij lage onderkoeling. Zo ontstaat een fijnkorrelige, taaie structuur zonder porositeit. Houd het smeltbad niet onnodig lang vloeibaar en vermijd een te hoge zuiverheid van de materialen, tenzij er een speciale toepassing achter zit.