Korngrenzen sind zweidimensionale Fehlstellen, die die Orientierungsmisorientierung zwischen benachbarten Kristallkörnern in polykristallinen Werkstoffen aufnehmen. Sie entstehen während der Erstarrung oder während Phasenumwandlungen (z.B. ehemalige Austenitkorngrenzen in Stählen) und besitzen eine von den Körnern abweichende chemische Zusammensetzung, Struktur und Energie.

Fundamental wird zwischen kleinwinkligen und großwinkligen Korngrenzen unterschieden. Kleinwinkelkorngrenzen lassen sich oft als periodische Anordnung von Versetzungen beschreiben und weisen geringere Grenzflächenenergie und -beweglichkeit auf. Hochwinkelkorngrenzen besitzen eine stark gestörte Gitterstruktur, höhere Energie und spielen eine zentrale Rolle für Diffusion, Kriech- und Korngrenzenversagen.

Die Korngrenzdynamik beschreibt die Bewegung von Korngrenzen unter thermodynamischem Trieb, etwa bei Kornwachstum, Rekristallisation und abnormalem Kornwachstum. Ihre Mobilität wird durch Korngrenzencharakter (Misorientierung, Grenzflächennormalen, spezielle Σ-Grenzen) sowie durch Segregation gelöster Elemente und Korngrenzenphasen (z.B. dünne spröde Filme) bestimmt.

Die Korngrenzencharakterisierung erfolgt mittels Elektronenrückstreubeugung (EBSD), Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) oder dreidimensionalen Atomsonden. Auf dieser Basis erlaubt die Korn-Grenzflächen-Optimierung (z.B. Erhöhung des Anteils kohärenter Σ3-Zwillingsgrenzen) die gezielte Einstellung von Kriechbeständigkeit, Korrosions- und Spannungsrisskorrosionsresistenz sowie Ermüdungsverhalten durch anisotrope Kornbegrenzung.