Die Korngrenzen entstehen bei der Kristallisation, die in der Schmelze bei der Erstarrung infolge Abkühlung an vielen Stellen gleichzeitig startet und so zur Ausbildung vieler Einheiten (Körner) führt, die jeweils an der Korngrenze zum nächsten Korn enden.
In der Korngrenze finden sich u. a. die bei der Kristallisation nicht einordenbaren (nicht löslichen) Schmelzenverunreinigungen (Verunreinigungen), die bei der Kristallisationsfortschreitung in die Korngrenze geschoben und dort abgeladen werden, z. B. überschüssiger, im Metallgitter nicht löslicher Kohlenstoff.
Abb. K 8: Unerwünschte Aufkohlung der Oberfläche von 1.4404. Oberfläche mit Carbidausscheidungen entlang der Korngrenzen nach Elektropolitur von ca. 20 µm. (Quelle: Dr. J. Rau, TAE-Seminar, Esslingen, 2002)
Insofern ist die Korngrenze, die wesentlich weniger dicht gepackt ist als die Körner selbst, ein Bereich, der Zuwanderungen aus dem Korn (z. B. durch Diffusion von Cr bei erhöhten Temperaturen) erlaubt und auch entsprechende Chromcarbidbildungen in der Korngrenze bei gleichzeitiger Cr-Verarmung im korngrenzennahen Korn zulässt. Der Vorgang der Chromcarbidbildung ist meist auch mit einer entsprechenden Volumenvergößerung (Ausdehnung) des Korngrenzenbereichs verbunden, welche auf Kosten der benachbarten Körner erfolgt.
Die Größe des Korngrenzenvolumens – bei kubisch-flächenzentrierten Gefügen merklich größer als bei kubisch-raumzentrierten – ergibt sich aus Oberfläche des Korns und vor allem aus der Dicke der Korngrenze, welche mit ca. 2–5 Atomabständen abgeschätzt werden kann.
Grundsätzlich ist die Korngrenze als deutlich weniger geordneter Bereich im Kristallgefüge die Verbindung der benachbarten Körner zueinander, welche i. Allg. verschiedene Hauptebenenrichtungen der Kristallisation aufweisen. Gleichzeitig wirkt die Korngrenze als maximal möglicher Gitterfehler als eine Barriere etwa für einen Versetzungsstau bei plastischer Verformung (Materialfließen), ermöglicht aber andererseits durch Korngrenzengleitung letztlich die plastische Verformung in weiten Bereichen.
Abb. K 9: Mikrostruktur der Schweißnaht nach Wärmebehandlung. Metallographischer Schliff (ca. 500 x) einer Längsschweißnaht nach Wärmebehandlung in Wasserstoffatmosphäre (Taupunkt - 40 °C) bei 1.040 °C, Rohr 63,5 x 1,65 mm, Werkstoff 1.4404, elektropoliert (E00758). (Quelle: Dr. J. Rau, TAE-Seminar, Esslingen, 2002)