Nucleação homogênea
Nucleação homogênea descreve a formação espontânea de núcleos cristalinos diretamente em um fundido puro, sem qualquer superfície estranha. Para isso, o fundido precisa super-resfriar fortemente, muitas vezes de 100 a 300 Kelvin abaixo do ponto de fusão. Na prática de soldagem, esse caso raramente ocorre, porque a poça de fusão sempre fornece núcleos estranhos suficientes para a nucleação heterogênea usual (em superfícies estranhas).
Mecanismo de ação físico-químico
Em uma fusão homogênea, os átomos se movem de forma desordenada. Durante o resfriamento, formam-se aleatoriamente pequenos grupos de átomos que definem a estrutura cristalina. Esses grupos geralmente se desfazem imediatamente, pois sua superfície custa energia. Somente quando a fusão está fortemente super-resfriada, alguns desses núcleos crescem. O super-resfriamento necessário está frequentemente entre 100 e 300 Kelvin abaixo do ponto de fusão. A nucleação homogênea exige, portanto, uma alta barreira de energia e ocorre apenas em fusões muito puras, sem partículas.
Relevância metalúrgica e riscos na soldagem
Na poça de fusão sempre existem superfícies estranhas: as laterais do cordão, películas de óxido, resíduos de fluxo, elementos de liga. Nessas superfícies, os núcleos de cristalização se formam muito mais facilmente, pois a energia interfacial diminui. Por isso, a solidificação é quase sempre heterogênea. A nucleação homogênea ocorre apenas em fusões extremamente limpas, como em soldagens especiais a vácuo. Risco: se a nucleação homogênea acontecer, a poça solidifica bruscamente após forte super-resfriamento. Gases que estavam dissolvidos não conseguem mais escapar e formam poros. Além disso, surgem tensões internas elevadas devido à súbita variação de volume.
Prática de oficina e instruções de ação
O soldador não pode influenciar diretamente a nucleação homogênea, mas pode torná-la improvável. Para isso, ele garante a presença de muitos núcleos estranhos na poça: adicionar inoculantes como titânio ou alumínio à liga, usar aditivos de soldagem com óxidos ou carbonetos finamente distribuídos. Essas partículas agem como núcleos e iniciam a cristalização já com baixo super-resfriamento. Assim, forma-se uma microestrutura de grão fino e tenaz, sem porosidade. Não mantenha a poça líquida por mais tempo que o necessário e evite pureza excessiva dos materiais, a menos que haja uma aplicação especial.