Tạo mầm đồng thể
Tạo mầm đồng thể mô tả sự hình thành tự phát của mầm tinh thể trực tiếp trong một khối nóng chảy tinh khiết không có bất kỳ bề mặt lạ nào. Để làm được điều này, khối nóng chảy phải quá nguội mạnh, thường từ 100 đến 300 Kelvin dưới điểm nóng chảy. Trong thực hành hàn, trường hợp này hầu như không xảy ra vì bể hàn luôn cung cấp đủ mầm lạ cho quá trình tạo mầm dị thể thông thường (trên bề mặt lạ).
Cơ chế tác động vật lý-hóa học
Trong một mẻ nóng chảy đồng nhất, các nguyên tử chuyển động hỗn loạn. Khi nguội đi, các nhóm nguyên tử nhỏ hình thành ngẫu nhiên, chúng định hình cấu trúc tinh thể. Những nhóm này thường tan rã ngay lập tức vì bề mặt của chúng tiêu tốn năng lượng. Chỉ khi mẻ nóng chảy bị quá nguội mạnh, một số mầm này mới tiếp tục phát triển. Độ quá nguội cần thiết thường nằm dưới điểm nóng chảy từ 100 đến 300 Kelvin. Vậy tạo mầm đồng nhất cần một rào cản năng lượng cao và chỉ xảy ra trong mẻ nóng chảy rất tinh khiết, không có hạt.
Ý nghĩa luyện kim & rủi ro khi hàn
Trong bể hàn luôn có các bề mặt lạ: mép mối hàn, màng oxit, tàn dư thuốc hàn, nguyên tố hợp kim. Trên những bề mặt này, mầm tinh thể hình thành dễ dàng hơn nhiều vì năng lượng bề mặt giảm. Vì vậy, quá trình đông đặc hầu như luôn diễn ra không đồng nhất. Tạo mầm đồng nhất chỉ xuất hiện với mẻ nóng chảy cực kỳ sạch, ví dụ khi hàn đặc biệt trong chân không. Rủi ro: Nếu tạo mầm đồng nhất vẫn xảy ra, bể hàn đông đặc đột ngột sau khi quá nguội mạnh. Khí trước đó hòa tan không thể thoát ra ngoài và tạo thành lỗ khí. Ngoài ra, ứng suất dư cao xuất hiện do sự thay đổi thể tích đột ngột.
Thực hành xưởng & hướng dẫn hành động
Người thợ không thể tác động trực tiếp đến tạo mầm đồng nhất, nhưng có thể làm cho nó khó xảy ra. Để làm điều đó, hãy tạo nhiều mầm lạ trong bể hàn: pha thêm chất tạo mầm như titan hoặc nhôm, sử dụng vật liệu hàn có oxit hoặc cacbua phân tán mịn. Những hạt này hoạt động như mầm và bắt đầu kết tinh ngay cả khi quá nguội ít. Như vậy tạo ra cấu trúc hạt mịn, dai mà không có lỗ khí. Đừng giữ bể hàn lỏng lâu không cần thiết và tránh độ tinh khiết quá cao của vật liệu nếu không có ứng dụng đặc biệt nào đằng sau.