Mikä on viljan raja?

Kun kiinteän materiaalin ulkopinta kiillotetaan ja syövytetään sitten hapolla, sen pinnalla näkyy viivoja valomikroskoopin läpi. Nämä viivat ovat rakerajoja tai viivoja, jotka merkitsevät jyvien ulkoreunaa, kristallimaisia ​​muotoja, jotka muodostuvat, kun materiaali jäähtyy nesteestä kiinteäksi. Kiintoaineita, jotka eivät muodosta rakeita, kutsutaan amorfisiksi, koska niitä muodostavat atomit eivät järjestäydy kuvioiksi kuten kiteisissä kiintoaineissa.

Kiteisissä materiaaleissa olevat jyvät muodostavat samanlaisen tavan kuin lumihiutaleikiteet veden jäätymisen yhteydessä. Ennen kuin neste jäätyy, sisällä on paikkoja, jotka ovat viileämpiä kuin muu neste. Vilja kasvaa näistä paikoista ulospäin, kunnes se saavuttaa toisen viljan ja pysähtyy. Kun kaikki toisiaan kohti kasvavien jyvien välinen neste on jäätynyt kiinteäksi aineeksi, rajan raja muodostuu kasvun pysähtyessä.

Hyviä esimerkkejä kiteisistä kiintoaineista ovat metallit ja metalliseokset. Metallurgit, jotka käsittelevät ominaisuuksien suunnittelua metalleiksi, havaitsevat, että rakeraja on tärkeä muutettaessa metallien toimintaa eri sovelluksissa. Jyvien kokoa ja muotoa sekä niiden rajoja voidaan muuttaa kuumentamalla ja jäähdyttämällä metallia eri nopeuksilla tai kylmäkäsittelemällä jyvät, ohentaen ne puristamalla niitä iskun alaisena huoneenlämpötilassa.

Metallin ominaisuuksien muuttamiseksi se altistetaan tarpeeksi lämmölle niin, että rakerajat liukenevat ja uudistuvat, jota kutsutaan hehkutukseksi, jossa mitä hitaampi jäähdytysnopeus, sitä suurempi raekoko muodostuu. Kun metalliosa on jännittynyt, metallin atomikerrosten viat ja reiät, joita kutsutaan dislokaatioiksi, siirtyvät rakeesta sen rakerajaa kohti. Jos metalli jäähdytetään nopeasti, jyvillä on vähemmän aikaa kasvaa, ne pienenevät ja dislokaatiot kohtaavat vastustavia rajoja, mikä lisää metallin-esimerkiksi pienrakeisten rautaseosten-lujuutta. Jos metalli jäähtyy hitaasti, rakeet ovat suurempia, koska dislokaatioilla on enemmän aikaa liikkua kohti rajaa aiheuttamatta suuremman reiän tai halkeaman alkamista. Suuria rakeita nähdään metalleissa, kuten kuparissa ja alumiinissa, jotka ovat taipuisia, ulottuvat helposti ja halkeilevat hitaasti.

Viljan raja on viljan pinnan alue, joka on alttiimpi sekä kemiallisten epäpuhtauksien syövyttävälle hyökkäykselle että halkeamien pakotetulle kasvulle, joka voi ajan myötä johtaa metalliosan rikkoutumiseen tai rikkoutumiseen. Metallit, joissa on pieniä rakeita, ovat yleensä vahvempia kuin suuret rakeiset metallit, mutta niillä on suurempi mahdollisuus halkeilua rajoillaan, mikä tekee niistä hauraita ja aiheuttaa niiden rikkoutumisen ilman varoitusta. Halkeamat taipuisissa metalliosissa, kuten suihkukoneissa käytettävät alumiiniseokset, joissa on vähän dislokaatioita rakerajoillaan, kasvavat hitaasti. Niitä voidaan seurata turvallisesti ajan mittaan, jotta voidaan ennustaa, kuinka paljon metalliosassa on jäljellä elämää tai kuinka paljon aikaa on, ennen kuin osa voi enää toimia kunnolla.