Nucleație omogenă
Nucleația omogenă descrie formarea spontană a germenilor de cristalizare direct într-o topitură pură, fără nicio suprafață străină. Pentru aceasta, topitura trebuie supra-răcită puternic, adesea cu 100 până la 300 Kelvin sub punctul de topire. În practica sudării, acest caz apare rar, deoarece baia de sudură furnizează întotdeauna suficienți germeni străini pentru nucleația eterogenă obișnuită (pe suprafețe străine).
Mecanism fizico-chimic de acțiune
Într-o topitură omogenă, atomii se mișcă dezordonat. La răcire se formează aleatoriu grupuri mici de atomi care dau structura cristalină. Aceste grupuri se destramă de obicei imediat, pentru că suprafața lor consumă energie. Numai când topitura este puternic subrăcită, unii dintre acești germeni cresc mai departe. Subrăcirea necesară este adesea cu 100 până la 300 Kelvin sub punctul de topire. Deci nuclearea omogenă necesită o barieră energetică mare și apare doar în topituri foarte pure, fără particule.
Relevanță metalurgică și riscuri la sudare
În baia de sudură există întotdeauna suprafețe străine: flancurile cusăturii, pelicule de oxid, resturi de pulbere de sudură, elemente de aliere. Pe aceste suprafețe se formează germeni cristalini mult mai ușor, pentru că energia interfeței scade. De aceea solidificarea decurge aproape întotdeauna eterogen. Nuclearea omogenă apare doar la topituri extrem de curate, de exemplu la suduri speciale în vid. Riscul: dacă totuși are loc nuclearea omogenă, baia se solidifică brusc după o subrăcire puternică. Gazele care erau dizolvate înainte nu mai pot ieși și formează pori. În plus, apar tensiuni interne mari din cauza saltului brusc de volum.
Practica în atelier și instrucțiuni de acțiune
Practicianul nu poate influența direct nuclearea omogenă, dar o poate face improbabilă. Pentru asta asigură mulți germeni străini în baia de sudură: adaugă agenți de inoculare precum titan sau aluminiu, folosește materiale de adaos cu oxizi sau carburi fin dispersate. Aceste particule acționează ca germeni și pornesc cristalizarea deja la o subrăcire mică. Astfel rezultă o structură cu granulație fină și tenace, fără porozitate. Nu ține baia de sudură lichidă mai mult decât este necesar și evită puritatea prea mare a materialelor dacă nu este vorba de o aplicație specială.