Гомогенне зародкоутворення
Гомогенне зародкоутворення описує спонтанне утворення кристалічних зародків безпосередньо в чистому розплаві без будь-якої сторонньої поверхні. Для цього розплав має сильно переохолодитися, часто на 100 до 300 кельвінів нижче точки плавлення. У зварювальній практиці цей випадок майже не трапляється, бо зварювальна ванна завжди дає достатньо сторонніх зародків для звичайного гетерогенного зародкоутворення (на сторонніх поверхнях).
Фізико-хімічний механізм дії
У гомогенному розплаві атоми рухаються невпорядковано. Під час охолодження випадково утворюються малі групи атомів, які задають кристалічну структуру. Ці групи здебільшого одразу розпадаються, бо їхня поверхня коштує енергії. Лише коли розплав сильно переохолоджений, деякі з цих зародків ростуть далі. Потрібне переохолодження часто становить від 100 до 300 кельвінів нижче точки плавлення. Отже, гомогенне зародкоутворення потребує високого енергетичного бар'єру і відбувається лише в дуже чистих розплавах без частинок.
Металургійне значення та ризики під час зварювання
У зварювальній ванні завжди є чужорідні поверхні: краї шва, оксидні плівки, залишки зварювального порошку, легуючі елементи. На цих поверхнях кристалічні зародки виникають набагато легше, бо міжфазна енергія знижується. Тому затвердіння майже завжди відбувається гетерогенно. Гомогенне зародкоутворення трапляється лише в надзвичайно чистих розплавах, наприклад, при спеціальних зварюваннях у вакуумі. Ризик: якщо гомогенне зародкоутворення все ж відбувається, ванна після сильного переохолодження затвердіває миттєво. Гази, які раніше були розчинені, не можуть більше вийти і утворюють пори. Крім того, виникають високі власні напруження через раптовий стрибок об'єму.
Практика в майстерні та вказівки до дій
Практик не може безпосередньо впливати на гомогенне зародкоутворення, але може зробити його малоймовірним. Для цього він забезпечує багато чужорідних зародків у зварювальній ванні: додає модифікатори, такі як титан або алюміній, використовує зварювальні добавки з дрібно розподіленими оксидами або карбідами. Ці частинки діють як зародки і запускають кристалізацію вже при невеликому переохолодженні. Так утворюється дрібнозерниста, в'язка структура без пористості. Не тримай зварювальну ванну рідкою довше, ніж потрібно, і уникай занадто високої чистоти матеріалів, якщо за цим не стоїть спеціальне застосування.