การเกิดนิวเคลียสแบบเอกพันธุ์

กลไกการออกฤทธิ์ทางกายภาพ-เคมี

ในโลหะหลอมเหลวที่เป็นเนื้อเดียวกัน อะตอมจะเคลื่อนที่อย่างไม่เป็นระเบียบ เมื่อเย็นตัวลงจะเกิดกลุ่มอะตอมเล็ก ๆ ขึ้นอย่างสุ่ม ซึ่งกำหนดโครงสร้างผลึก กลุ่มเหล่านี้มักสลายตัวทันทีเพราะพื้นผิวต้องใช้พลังงาน เฉพาะเมื่อโลหะหลอมเหลวถูกทำให้เย็นตัวลงอย่างมากเท่านั้นที่นิวเคลียสบางส่วนจะเติบโตต่อไป การทำให้นิวเคลียสเย็นตัวลงที่จำเป็นมักอยู่ที่ 100 ถึง 300 เคลวินต่ำกว่าจุดหลอมเหลว ดังนั้นการเกิดนิวเคลียสแบบเนื้อเดียวจึงต้องใช้พลังงานกั้นสูงและเกิดขึ้นเฉพาะในโลหะหลอมเหลวที่บริสุทธิ์มากและไม่มีอนุภาคเจือปน

ความสำคัญทางโลหะวิทยาและความเสี่ยงในการเชื่อม

ในบ่อเชื่อมมีพื้นผิวแปลกปลอมเสมอ: ขอบแนวเชื่อม ฟิล์มออกไซด์ เศษผงเชื่อม ธาตุผสม ที่พื้นผิวเหล่านี้ นิวเคลียสผลึกเกิดง่ายกว่ามากเพราะพลังงานที่ผิวรอยต่อลดลง ดังนั้นการแข็งตัวจึงเกือบ всегдаเป็นแบบเนื้อต่าง การเกิดนิวเคลียสแบบเนื้อเดียวเกิดขึ้นเฉพาะในโลหะหลอมเหลวที่สะอาดมาก เช่นในการเชื่อมพิเศษในสุญญากาศ ความเสี่ยง: หากการเกิดนิวเคลียสแบบเนื้อเดียวเกิดขึ้นได้จริง บ่อเชื่อมจะแข็งตัวทันทีหลังการทำให้นิวเคลียสเย็นตัวลงอย่างมาก ก๊าซที่ละลายอยู่ก่อนหน้านี้จะไม่สามารถระบายออกได้และเกิดรูพรุน นอกจากนี้ยังเกิดความเค้นตกค้างสูงเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงปริมาตรอย่างฉับพลัน

การปฏิบัติในโรงงานและคำแนะนำ

ช่างเชื่อมไม่สามารถควบคุมการเกิดนิวเคลียสแบบเนื้อเดียวได้โดยตรง แต่สามารถทำให้มันเกิดขึ้นได้ยากขึ้น โดยการสร้างนิวเคลียสแปลกปลอมจำนวนมากในบ่อเชื่อม: เติมสารทำให้เกิดนิวเคลียสเช่นไทเทเนียมหรืออะลูมิเนียม ใช้วัสดุเชื่อมที่มีออกไซด์หรือคาร์ไบด์กระจายตัวละเอียด อนุภาคเหล่านี้ทำหน้าที่เป็นนิวเคลียสและเริ่มการตกผลึกตั้งแต่การทำให้นิวเคลียสเย็นตัวลงเพียงเล็กน้อย จึงได้โครงสร้างเนื้อละเอียดเหนียวโดยไม่มีรูพรุน อย่าให้บ่อเชื่อมหลอมเหลวนานเกินจำเป็น และหลีกเลี่ยงความบริสุทธิ์ของวัสดุที่สูงเกินไปหากไม่ใช่การใช้งานพิเศษ