Korngrænser er grænseflader, hvor krystaller med forskellige retninger mødes. En korngrænse er en enkeltfasegrænseflade, hvor krystaller på hver side af grænsen er identiske undtagen i retning. Udtrykket “krystallitgrænse” bruges undertiden, men sjældent,. Korngrænsearealer indeholder de atomer, der er blevet forstyrret fra deres oprindelige gittersteder, dislokationer og urenheder, der er migreret til den nedre energikorngrænse.
Behandling af en korngrænse geometrisk som en grænseflade til en enkelt krystalafskæring i to dele, hvoraf den ene roteres, ser vi, at der er fem variabler, der kræves for at definere en korngrænse. De første to tal kommer fra enhedsvektoren, der angiver en rotationsakse. Det tredje tal angiver kornets rotationsvinkel. De sidste to tal angiver korngrænsens plan (eller en enhedsvektor, der er normal for dette plan).
Korngrænser forstyrrer forskydningens bevægelse gennem et materiale. Fortrængning af forskydning forhindres på grund af stressfeltet i korngrænsedefektområdet og manglen på glideplaner og glideretninger og samlet justering på tværs af grænserne. Reduktion af kornstørrelse er derfor en almindelig måde at forbedre styrken på, ofte uden noget offer for sejhed, fordi de mindre korn skaber flere forhindringer pr. Dette forhold mellem krystallitstørrelse og styrke er givet af forholdet Hall – Petch. Den høje grænsefladeenergi og den relativt svage binding i korngrænser gør dem til foretrukne steder for korrosion og for udfældning af nye faser fra det faste stof.
Korngrænsemigration spiller en vigtig rolle i mange af mekanismerne af krybning. Korngrænsemigration opstår, når en forskydningsspænding virker på korngrænseplanet og får kornene til at glide. Dette betyder, at finkornede materialer faktisk har en dårlig modstandsdygtighed over for krybning i forhold til grovere korn, især ved høje temperaturer, fordi mindre korn indeholder flere atomer i korngrænsesteder. Korngrænser forårsager også deformation, idet de er kilder og dræn af punktfejl. Hulrum i et materiale har tendens til at samles i en korngrænse, og hvis dette sker i kritisk grad, kan materialet briste.
Under korngrænsemigration afhænger hastighedsbestemmelsestrinet af vinklen mellem to tilstødende korn . I en lille vinkel dislokationsgrænse afhænger migrationshastigheden af ledig diffusion mellem dislokationer. I en højvinklet forskydningsgrænse afhænger dette af atomtransporten ved enkelt atomspring fra krympningen til de voksende korn.
Korngrænser er generelt kun få nanometer brede. I almindelige materialer er krystallitter store nok til, at korngrænser tegner sig for en lille brøkdel af materialet. Imidlertid opnås meget små kornstørrelser. I nanokrystallinske faste stoffer bliver korngrænser en betydelig volumenfraktion af materialet med dybe virkninger på egenskaber som diffusion og plasticitet. I grænsen for små krystallitter, når volumenfraktionen af korngrænser nærmer sig 100%, ophører materialet med at have en hvilken som helst krystallinsk karakter og bliver således et amorft fast stof.
Korngrænser er også til stede i magnetiske domæner i magnetiske materialer. En computerharddisk er for eksempel lavet af et hårdt ferromagnetisk materiale, der indeholder regioner med atomer, hvis magnetiske øjeblikke kan omstilles af et induktivt hoved. Magnetiseringen varierer fra region til region, og forskydningen mellem disse regioner danner grænser, der er nøglen til datalagring. Det induktive hoved måler orienteringen af de magnetiske øjeblikke i disse domæneregioner og læser enten et “1” eller “0”. Disse bits er de data, der læses. Kornstørrelse er vigtig i denne teknologi, fordi den begrænser antallet af bits, der kan passe på en harddisk. Jo mindre kornstørrelserne er, jo flere data, der kan lagres.
På grund af farerne ved korngrænser i visse materialer såsom superlegeringsturbineblade blev der foretaget store teknologiske spring for at minimere effekten så meget som muligt af korngrænser i knivene. Resultatet var retningsbestemt størkningsproces, hvor korngrænser blev elimineret ved at producere søjleformede kornstrukturer justeret parallelt med bladets akse, da dette normalt er retningen af maksimal trækspænding, som et blad føler under dets rotation i et fly. De resulterende turbineblade bestod af et enkelt korn, hvilket forbedrede pålideligheden.
Generelt kan polykrystaller ikke overophedes; de smelter straks, når de bringes til en høj nok temperatur.Dette skyldes, at korngrænser er amorfe og tjener som kimdannelsespunkter for den flydende fase. Derimod, hvis der ikke er nogen fast kerne, når en væske afkøles, har den en tendens til at blive superkølet. Da dette er uønsket for mekaniske materialer, tager legeringsdesignere ofte skridt mod det (ved kornaffinering).