Τι είναι το όριο των κόκκων;

Όταν το εξωτερικό ενός στερεού υλικού είναι γυαλισμένο και στη συνέχεια χαραγμένο με οξύ, οι γραμμές μπορούν να παρατηρηθούν στην επιφάνεια του μέσω ενός μικροσκοπίου φωτός.Αυτές οι γραμμές είναι τα όρια των κόκκων, ή οι γραμμές που σηματοδοτούν την εξωτερική άκρη των κόκκων, σχήματα κρυσταλλικών που σχηματίζονται ως υλικό ψύχεται από υγρό σε στερεό.Τα στερεά που δεν σχηματίζουν κόκκους ονομάζονται αμορφικά, επειδή τα άτομα που τα συνθέτουν δεν οργανώνονται σε μοτίβα όπως κάνουν σε κρυσταλλικά στερεά.

Οι κόκκοι σε κρυσταλλικά υλικά σχηματίζονται παρόμοια με τον τρόπο που οι κρυστάλλους νιφάδων χιονιού κάνουν καθώς τα παγώνει το νερό.Πριν παγώσει ένα υγρό, υπάρχουν θέσεις μέσα που είναι πιο δροσερές από το υπόλοιπο του υγρού.Ο κόκκος αναπτύσσεται από αυτές τις θέσεις προς τα έξω μέχρι να φτάσει σε έναν άλλο κόκκο και να σταματήσει.Όταν όλο το υγρό μεταξύ των κόκκων που αναπτύσσονται προς το ένα το άλλο έχει καταψυχθεί σε ένα στερεό, ένα όριο των κόκκων σχηματίζεται καθώς η ανάπτυξη σταματά.Οι μεταλλουργοί, οι οποίοι ασχολούνται με το σχεδιασμό ιδιοτήτων σε μέταλλα, διαπιστώνουν ότι το όριο των κόκκων είναι σημαντικό για την αλλαγή της λειτουργίας των μετάλλων για διάφορες εφαρμογές.Το μέγεθος και το σχήμα των κόκκων και τα όριά τους μπορούν να αλλάξουν μέσω της θέρμανσης και της ψύξης του μετάλλου με διαφορετικούς ρυθμούς ή με το κρύο που εργάζονται στους κόκκους, την αραίωση τους συμπιέζοντάς τα υπό κρούση σε θερμοκρασία δωματίου.Εκτίθεται σε αρκετή θερμότητα έτσι ώστε τα όρια των κόκκων να διαλύονται και να μεταρρυθμίζονται, μια διαδικασία που ονομάζεται ανόπτηση, όπου όσο πιο αργή είναι η ταχύτητα ψύξης, τόσο μεγαλύτερο είναι το μέγεθος των κόκκων.Όταν το άγχος ενός μεταλλικού τμήματος, τα ελαττώματα και οι τρύπες στα ατομικά στρώματα του μετάλλου, που ονομάζονται εξάρσεις, μετακινούνται μέσα από τους κόκκους προς το όριο των κόκκων του.Εάν το μέταλλο ψύχεται γρήγορα, οι κόκκοι έχουν λιγότερο χρόνο για να αναπτυχθούν, γίνονται μικρότερα και οι εξάρσεις συναντώνται με τα όρια που αντιστέκονται, προσθέτοντας δύναμη στο μέταλλο mdash.για παράδειγμα, για παράδειγμα τα κράματα σιδήρου μικρών.Εάν το μέταλλο κρυώσει αργά, οι κόκκοι είναι μεγαλύτεροι, επειδή οι εξάρσεις έχουν περισσότερο χρόνο για να κινηθούν προς τα όρια χωρίς να προκαλέσουν την έναρξη μιας μεγαλύτερης οπής ή ρωγμής.Μεγάλοι κόκκοι παρατηρούνται σε μέταλλα, όπως ο χαλκός και το αλουμίνιο, που είναι όλκοι, επεκτείνονται εύκολα και είναι αργά για να σπάσουν.

Το όριο των κόκκων είναι η περιοχή στην επιφάνεια ενός κόκκου που είναι πιο ευάλωτη τόσο στην διαβρωτική επίθεση από χημικούς ρύπους όσο και στην αναγκαστική ανάπτυξη ρωγμών που, με την πάροδο του χρόνου, μπορεί να οδηγήσει σε αποτυχία ή θραύση ενός μεταλλικού τμήματος.Τα μέταλλα με μικρούς κόκκους τείνουν να είναι ισχυρότερα από τα μεγαλύτερα μέταλλα, αλλά έχουν αυξημένη ευκαιρία για ρωγμές στα όριά τους, τείνοντας να τα κάνουν εύθραυστα και να τους προκαλέσει να σπάσουν χωρίς προειδοποίηση.Οι ρωγμές σε όλκιμα μεταλλικά μέρη, όπως τα κράματα αλουμινίου που χρησιμοποιούνται σε αεριωθούμενα αεριωθούμενα, με λίγες διαχωρισμούς στα όρια των κόκκων τους, αναπτύσσονται αργά.Μπορούν να εντοπιστούν με ασφάλεια με την πάροδο του χρόνου για να προβλέψουν πόσα ζωή παραμένει σε μεταλλικό τμήμα ή πόσο χρόνο έχει το μέρος πριν να μην λειτουργήσει σωστά.