Ce este o limită de cereale?

Când exteriorul unui material solid este lustruit și apoi gravat cu acid, liniile pot fi văzute pe suprafața acestuia printr-un microscop cu lumină. Aceste linii sunt granițele granulelor sau liniile care marchează marginea exterioară a boabelor, forme asemănătoare cristalelor care se formează pe măsură ce un material se răcește de la lichid la solid. Solidele care nu formează granule se numesc amorfice, deoarece atomii care le compun nu se organizează în modele așa cum o fac în solidele cristaline.

Boabele din materialele cristaline se formează similar cu felul în care cristalele de fulgi de zăpadă se desfășoară pe măsură ce apa îngheață. Înainte ca un lichid să înghețe, există locuri în interior care sunt mai reci decât restul lichidului. Boabele crește din aceste locuri spre exterior până ajunge la un alt bob și se oprește. Când tot lichidul dintre boabele care cresc unul spre celălalt a înghețat într-un solid, se formează o limită de cereale pe măsură ce creșterea se oprește.

Exemple bune de solide cristaline sunt metalele și aliajele metalice. Metalurgiștii, care se ocupă cu proiectarea proprietăților în metale, constată că limita granulelor este importantă în schimbarea funcționării metalelor pentru diverse aplicații. Mărimea și forma boabelor și limitele lor pot fi modificate prin încălzirea și răcirea metalului la viteze diferite sau prin prelucrarea la rece a boabelor, subțierea lor prin comprimarea lor sub impact la temperatura camerei.

Pentru a modifica proprietățile unui metal, acesta este expus la suficientă căldură, astfel încât granițele granulelor să se dizolve și să se reformeze, proces numit recoacere, în care cu cât viteza de răcire este mai lentă, cu atât dimensiunea granulelor formate este mai mare. Atunci când o piesă metalică este tensionată, defectele și găurile din straturile atomice ale metalului, numite dislocații, se deplasează din interiorul bobului către granița acestuia. Dacă metalul este răcit rapid, boabele au mai puțin timp să crească, devin mai mici, iar dislocațiile se întâlnesc cu limite rezistente, adăugând rezistență metalului – aliaje de fier cu granulație mică, de exemplu. Dacă metalul se răcește lent, boabele sunt mai mari, deoarece dislocațiile au mai mult timp să se deplaseze spre graniță fără a provoca începutul unei găuri sau crăpături mai mari. Se observă boabe mari în metale, cum ar fi cuprul și aluminiul, care sunt ductile, se extind ușor și se crapă lent.

Limita granulelor este zona de pe suprafața unui bob care este mai vulnerabilă atât la atacul coroziv al poluanților chimici, cât și la creșterea forțată a fisurilor care, în timp, poate duce la defectarea sau ruperea unei piese metalice. Metalele cu granule mici tind să fie mai puternice decât metalele cu granulație mai mare, dar au o șansă crescută de a se crăpa la granițele lor, tinzând să le facă casante și făcându-le să se rupă fără avertisment. Crăpăturile din piesele metalice ductile, cum ar fi aliajele de aluminiu utilizate în jeturi, cu puține dislocații la granițele lor, cresc încet. Acestea pot fi urmărite în siguranță de-a lungul timpului pentru a prezice cât de multă viață rămâne într-o piesă metalică sau cât timp are piesa înainte să nu mai poată funcționa corect.