Une interface entre deux grains cristallins dans un matériau polycristallin, où les rangées d'atomes s'inclinent et peuvent ne pas se rejoindre parfaitement.Les joints de grains sont les interfaces où deux cristaux d'orientations différentes se rencontrent à l'intérieur d'un matériau polycristallin. La plupart des métaux et des céramiques sont constitués de nombreux petits cristaux, ou grains, et les joints entre eux sont des zones où les atomes sont disposés de manière irrégulière. Ces joints ne font souvent que quelques atomes de large, mais ils contrôlent de nombreuses propriétés macroscopiques : la résistance mécanique, la ductilité, la conductivité électrique, et même le comportement magnétique.
Le concept de joints de grains remonte au début du XXe siècle, avec les premières études systématiques menées par le métallurgiste français Georges Friedel dans les années 1920. La compréhension moderne à l'échelle atomique est apparue avec la microscopie électronique dans les années 1950.
Lorsque deux cristaux croissent ensemble, leurs réseaux atomiques ne s'alignent pas parfaitement. Le désaccord crée une région où les atomes sont comprimés, étirés ou manquants. Cette zone désordonnée agit comme une barrière au mouvement des dislocations, ce qui explique pourquoi les métaux à grains fins sont plus durs. Elle offre également des chemins de diffusion rapide pour les atomes, ce qui peut être utile ou nuisible selon l'application. Dans les matériaux magnétiques, les joints de grains peuvent épingler les parois de domaines, affectant ainsi la facilité avec laquelle le matériau s'aimante.
L'ingénierie des joints de grains est utilisée pour améliorer la résistance à la corrosion et la résistance mécanique des métaux dans les composants aérospatiaux, et pour optimiser les performances des aimants permanents.
Certains joints de grains sont si minces qu'une seule couche d'atomes peut modifier la résistance électrique de tout le matériau, ce qui est exploité dans certains capteurs.
