Hvad er en korngrænse?

Når det ydre af et fast materiale poleres og derefter ætses med syre, kan linjer ses på dens overflade gennem et lysmikroskop.Disse linjer er korngrænser, eller de linjer, der markerer den udvendige kant af korn, krystallignende former, der dannes som et materiale afkøles fra væske til fast.Faststoffer, der ikke danner korn, kaldes amorf, fordi atomerne, der komponerer dem, ikke organiserer sig i mønstre, som de gør i krystallinske faste stoffer.

Kornene i krystallinske materialer danner sig, der ligner den måde, snedækfnugkrystaller gør, når vand fryser.Før en flydende fryser er der placeringer inde, der er køligere end resten af væsken.Kornet vokser fra disse steder udad, indtil det når et andet korn og stopper.Når al væsken mellem korn, der vokser mod hinanden, er frosset til et fast stof, dannes en korngrænse, når væksten stopper.

Gode eksempler på krystallinske faste stoffer er metaller og metallegeringer.Metallurgister, der beskæftiger sig med at designe egenskaber til metaller, finder ud af, at korngrænsen er vigtig for at ændre metallers funktion til forskellige anvendelser.Størrelsen og formen på korn og deres grænser kan ændres gennem opvarmning og afkøling af metallet i forskellige hastigheder eller ved koldt arbejde kornene, tyndere dem ved at komprimere dem under påvirkning ved stuetemperatur.

For at ændre et metals egenskaber,Det udsættes for nok varme, så korngrænserne opløses og reformeres, en proces kaldet annealing, hvor jo langsommere afkølingshastigheden er, jo større er kornstørrelsen dannet.Når en metaldel er stresset, bevæger defekterne og hullerne i atomlagene af metallet, kaldet dislokationer, fra kornet mod dets korngrænse.Hvis metallet afkøles hurtigt, har kornene mindre tid til at vokse, de bliver mindre, og dislokationer mødes med at modstå grænser og tilføje styrke til metallet mdash;For eksempel småkornede jernlegeringer.Hvis metallet afkøles langsomt, er kornene større, fordi forskydninger har mere tid til at bevæge sig mod grænsen uden at forårsage starten af et større hul eller revne.Store korn ses i metaller, såsom kobber og aluminium, der er duktile, strækker sig let og er langsomme med at revne. Korngrænsen er området på overfladen af et korn, der er mere sårbart over for både ætsende angreb fra kemiske forurenende stoffer og tvungen knækvækst, der i tide kan resultere i fiasko eller brud på en metaldel.Metaller med små korn har en tendens til at være stærkere end større kornede metaller, men har en øget mulighed for at revne ved deres grænser, tendens til at gøre dem sprøde og få dem til at bryde uden advarsel.Revner i duktile metaldele, såsom aluminiumslegeringer, der bruges i jetfly, med få dislokationer ved deres korngrænser, vokser langsomt.De kan spores sikkert over tid for at forudsige, hvor meget livet der er tilbage i en metaldel, eller hvor meget tid delen har, før den ikke længere kan fungere korrekt.