¿Qué es un límite de grano?

Cuando el exterior de un material sólido está pulido y luego grabado con ácido, las líneas se pueden ver en su superficie a través de un microscopio óptico. Estas líneas son los límites de grano, o las líneas que marcan el borde exterior de los granos, formas de cristal que se forman a medida que un material se enfría de líquido a sólido. Los sólidos que no forman granos se llaman amorfos, porque los átomos que los componen no se organizan en patrones como lo hacen en sólidos cristalinos.

Los granos en materiales cristalinos se forman de manera similar a la forma en que los cristales de los copos de nieve lo hacen a medida que se congela el agua. Antes de que un líquido se congele, hay ubicaciones dentro que son más frías que el resto del fluido. El grano crece desde estos sitios hacia afuera hasta que alcanza otro grano y se detiene. Cuando todo el líquido entre los granos que crecen entre sí se ha congelado en un sólido, se forma un límite de grano a medida que se detiene el crecimiento.

buenos ejemplos de sólidos cristalinos son metales y aleaciones de metal. Metalurgistas, que se ocupan de diseñar propiedades en MetALS, encuentre que el límite de grano es importante para cambiar el funcionamiento de los metales para diversas aplicaciones. El tamaño y la forma de los granos y sus límites se pueden cambiar mediante el calentamiento y el enfriamiento del metal a diferentes velocidades, o trabajando en frío los granos, adelgazándolos comprimiéndolos bajo impacto a temperatura ambiente.

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Para cambiar las propiedades de un metal, se expone a suficiente calor para que los límites de grano se disuelvan y reformen, un proceso llamado recocido, donde cuanto más lenta es la velocidad de enfriamiento, mayor será el tamaño del grano. Cuando se enfatiza una parte metálica, los defectos y agujeros en las capas atómicas del metal, llamadas dislocaciones, se mueven desde dentro del grano hacia su límite de grano. Si el metal se enfría rápidamente, los granos tienen menos tiempo para crecer, se vuelven más pequeños y las dislocaciones se encuentran con límites resistentes, agregando resistencia al metal-Graine pequeñoD aleaciones de hierro, por ejemplo. Si el metal se enfría lentamente, los granos son más grandes, porque las dislocaciones tienen más tiempo para moverse hacia el límite sin causar el comienzo de un agujero o grieta más grande. Se observan granos grandes en metales, como el cobre y el aluminio, que son dúctiles, se extienden fácilmente y son lentos para agrietarse.

El límite de grano es el área en la superficie de un grano que es más vulnerable tanto al ataque corrosivo por contaminantes químicos como al crecimiento de grietas forzadas que, con el tiempo, puede provocar la falla o la rotura de una parte metálica. Los metales con granos pequeños tienden a ser más fuertes que los metales de grano más grande, pero tienen una mayor oportunidad de agrietarse en sus límites, tendiendo a hacerlos frágiles y hacer que se rompan sin previo aviso. Las grietas en las partes metálicas dúctiles, como las aleaciones de aluminio utilizadas en los chorros, con pocas dislocaciones en sus límites de grano, crecen lentamente. Se pueden rastrear de forma segura con el tiempo para predecir cuánto permanece la vida en una parte de metal, o cuánto tiempoe parte lo ha hecho antes de que ya no pueda funcionar correctamente.