Korngränser är gränssnitt där kristaller med olika riktningar möts. En korngräns är ett enfasgränssnitt, med kristaller på varje sida av gränsen som är identiska utom i orientering. Termen ”kristallgräns” används ibland, men sällan,. Korngränsområden innehåller de atomer som har störts från deras ursprungliga gitterställen, förskjutningar och orenheter som har migrerat till den nedre energikorngränsen.
Behandling av en korngräns geometriskt som ett gränssnitt för en enda kristallskärning i två delar, varav en roteras, ser vi att det finns fem variabler som krävs för att definiera en korngräns. De två första siffrorna kommer från enhetsvektorn som anger en rotationsaxel. Det tredje numret anger spannmålets rotationsvinkel. De sista två siffrorna anger korngränsens plan (eller en enhetsvektor som är normal för detta plan).
Korngränser stör störningar av förskjutningar genom ett material. Förskjutningens utbredning hindras på grund av spänningsfältet i korngränsfelområdet och bristen på glidplan och glidriktningar och övergripande inriktning över gränserna. Att minska kornstorleken är därför ett vanligt sätt att förbättra styrkan, ofta utan att offra segheten, eftersom de mindre kornen skapar fler hinder per enhet av glidplanet. Detta kristallit-förhållande mellan storlek och styrka ges av förhållandet Hall – Petch. Den höga gränsytanergin och den relativt svaga bindningen i korngränser gör dem till föredragna platser för korrosion och för utfällning av nya faser från det fasta ämnet.
Korngränsvandring spelar en viktig roll i många av mekanismerna av kryp. Korngränsvandring inträffar när en skjuvspänning verkar på korngränsplanet och får kornen att glida. Detta innebär att finkorniga material faktiskt har dålig motståndskraft mot krypning i förhållande till grovare korn, speciellt vid höga temperaturer, eftersom mindre korn innehåller fler atomer i sädesgränsområden. Korngränser orsakar också deformation genom att de är källor och sänkor av punktfel. Hålrum i ett material tenderar att samlas i en korngräns, och om detta händer i kritisk utsträckning kan materialet spricka.
Under korngränsvandring beror det hastighetsbestämmande steget på vinkeln mellan två intilliggande korn . I en liten vinkelförskjutningsgräns beror migrationsgraden på vakansdiffusion mellan dislokationer. I en högvinklad förskjutningsgräns beror detta på atomtransporten av enstaka atomhopp från krympningen till de växande kornen.
Korngränserna är i allmänhet bara några nanometer breda. I vanliga material är kristalliter tillräckligt stora för att korngränser står för en liten del av materialet. Men mycket små kornstorlekar kan uppnås. I nanokristallina fasta ämnen blir korngränser en betydande volymfraktion av materialet med djupgående effekter på sådana egenskaper som diffusion och plasticitet. Inom gränsen för små kristalliter, när volymfraktionen av korngränser närmar sig 100%, upphör materialet att ha någon kristallin karaktär och blir därmed ett amorft fast ämne.
Korngränser finns också i magnetiska domäner i magnetiska material. En datorhårddisk, till exempel, är gjord av ett hårt ferromagnetiskt material som innehåller atomerregioner vars magnetiska ögonblick kan omfördelas med ett induktivt huvud. Magnetiseringen varierar från region till region, och felinriktningen mellan dessa regioner bildar gränser som är nyckeln till datalagring. Det induktiva huvudet mäter orienteringen av de magnetiska momenten i dessa domänregioner och läser antingen ett ”1” eller ”0”. Dessa bitar är data som läses. Kornstorlek är viktig i denna teknik eftersom den begränsar antalet bitar som kan passa på en hårddisk. Ju mindre kornstorlekar desto mer data som kan lagras.
På grund av farorna med korngränser i vissa material, såsom superlegerade turbinblad, gjordes stora tekniska steg för att minimera så mycket som möjligt effekten av korngränser i knivarna. Resultatet var riktad stelningsbehandling där korngränser eliminerades genom att producera kolonnkornstrukturer i linje med bladets axel, eftersom detta vanligtvis är riktningen för maximal dragspänning som känns av ett blad under dess rotation i ett flygplan. De resulterande turbinbladen bestod av ett enda korn, vilket förbättrade tillförlitligheten.
I allmänhet kan polykristaller inte överhettas; de smälter omedelbart när de har förts till en tillräckligt hög temperatur.Detta beror på att korngränserna är amorfa och fungerar som kärnbildningspunkter för vätskefasen. Däremot, om ingen fast kärna är närvarande när en vätska svalnar, tenderar den att bli superkyld. Eftersom detta inte är önskvärt för mekaniska material, tar legeringsdesigners ofta åtgärder mot det (genom kornförfining).