Homogénna nukleácia
Homogénna nukleácia opisuje spontánnu tvorbu kryštalických zárodkov priamo v čistej tavenine bez akéhokoľvek cudzieho povrchu. Na to musí byť tavenina silne podchladená, často o 100 až 300 Kelvinov pod bodom topenia. V zváračskej praxi tento prípad takmer nenastáva, pretože tavný kúpeľ vždy poskytuje dostatok cudzích zárodkov pre obvyklú heterogénnu nukleáciu (na cudzích povrchoch).
Fyzikálno-chemický mechanizmus účinku
V homogénnej tavenine sa atómy pohybujú neusporiadane. Pri ochladzovaní sa náhodne tvoria malé skupiny atómov, ktoré určujú kryštálovú štruktúru. Tieto skupiny sa väčšinou okamžite rozpadnú, pretože ich povrch stojí energiu. Len keď je tavenina silne podchladená, niektoré z týchto zárodkov ďalej rastú. Potrebné podchladenie je často 100 až 300 kelvinov pod teplotou topenia. Homogénna nukleácia teda potrebuje vysokú energetickú bariéru a prebieha len vo veľmi čistých taveninách bez častíc.
Metalurgický význam a riziká pri zváraní
V zvarovom kúpeli sú vždy cudzie povrchy: hrany zvaru, oxidové vrstvy, zvyšky zváracieho prášku, legujúce prvky. Na týchto povrchoch vznikajú kryštálové zárodky oveľa ľahšie, pretože medzifázová energia klesá. Preto tuhnutie takmer vždy prebieha heterogénne. Homogénna nukleácia sa vyskytuje len pri extrémne čistých taveninách, napríklad pri špeciálnom zváraní vo vákuu. Riziko: Ak k homogénnej nukleácii predsa len dôjde, kúpeľ po silnom podchladení náhle stuhne. Plyny, ktoré boli predtým rozpustené, už nemôžu uniknúť a tvoria póry. Okrem toho vznikajú vysoké zvyškové napätia v dôsledku náhleho skoku objemu.
Prax v dielni a pokyny
Praktik nemôže homogénnu nukleáciu priamo ovplyvniť, ale môže ju urobiť nepravdepodobnou. Postará sa o veľa cudzích zárodkov v zvarovom kúpeli: pridaním očkovacích látok ako titán alebo hliník, použitím prídavných materiálov s jemne rozptýlenými oxidmi alebo karbidmi. Tieto častice pôsobia ako zárodky a spúšťajú kryštalizáciu už pri malom podchladení. Tak vzniká jemnozrnná, húževnatá štruktúra bez pórovitosti. Nenechávaj zvarový kúpeľ zbytočne dlho tekutý a vyhni sa príliš vysokej čistote materiálov, ak za tým nie je špeciálna aplikácia.