Kas ir graudu robeža?

Graudi kristāliskajos materiālos veidojas līdzīgi tam, kā sniegpārslu kristāli, ūdenim sasalstot. Pirms šķidrums sasalst, iekšpusē ir vietas, kas ir vēsākas nekā pārējais šķidrums. Graudi aug no šīm vietām uz āru, līdz sasniedz citu graudu un apstājas. Kad viss šķidrums starp graudiem, kas aug viens pret otru, ir sasalis cietā vielā, augšanai apstājoties, veidojas graudu robeža.

Labi kristālisku cietvielu piemēri ir metāli un metālu sakausējumi. Metalurgi, kas nodarbojas ar īpašību projektēšanu metālos, atklāj, ka graudu robeža ir svarīga, mainot metālu darbību dažādiem lietojumiem. Graudu izmēru un formu un to robežas var mainīt, karsējot un atdzesējot metālu dažādos ātrumos, vai arī auksti apstrādājot graudus, atšķaidot tos, saspiežot tos trieciena laikā istabas temperatūrā.

Lai mainītu metāla īpašības, tas tiek pakļauts pietiekamam siltumam, lai graudu robežas izšķīst un pārveidotos, process, ko sauc par atkvēlināšanu, kur lēnāks dzesēšanas ātrums, jo lielāks veidojas graudu izmērs. Kad metāla daļa ir noslogota, defekti un caurumi metāla atomu slāņos, ko sauc par dislokācijām, virzās no grauda iekšpuses uz graudu robežu. Ja metālu ātri atdzesē, graudiem ir mazāk laika augt, tie kļūst mazāki, un izmežģījumi saskaras ar pretestības robežām, piešķirot metālam stiprību — piemēram, sīkgraudainiem dzelzs sakausējumiem. Ja metāls atdziest lēni, graudi ir lielāki, jo dislokācijām ir vairāk laika virzīties uz robežu, neizraisot lielāku caurumu vai plaisu. Metālos, piemēram, varā un alumīnijā, ir redzami lieli graudi, kas ir elastīgi, viegli stiepjas un lēni plaisā.

Graudu robeža ir apgabals uz graudu virsmas, kas ir neaizsargātāks gan pret ķīmisko piesārņotāju korozīvo uzbrukumu, gan piespiedu plaisu veidošanos, kas ar laiku var izraisīt metāla daļas atteici vai lūzumu. Metāli ar maziem graudiem mēdz būt stiprāki par lielgraudainiem metāliem, taču tiem ir lielāka iespēja plaisāt to robežās, padarot tos trauslus un izraisot to saplūšanu bez brīdinājuma. Plaisas kaļamās metāla daļās, piemēram, strūklās izmantotajos alumīnija sakausējumos, ar nelielām dislokācijām to graudu robežās, aug lēni. Tos var droši izsekot laika gaitā, lai prognozētu, cik daudz dzīvības ir palicis metāla daļā vai cik daudz laika ir palicis, pirms tā vairs nevar pareizi darboties.