Um sólido pode ser formado de uma única fase (1) (monofásico) e ainda assim consistir em um agregado de cristais que apresentam diferentes orientações. Os cristais individuais neste agregado policristalino são usualmente denominados grãos, e os desencontros entre planos atômicos que separam dois grãos vizinhos geram imperfeições que são chamadas de contornos de grão e foram discutidas no Capítulo 4. Os grãos de um lingote de zinco fraturado são mostrados na (Figura 7.g.)., com dois aspectos: como aparecem na superfície da fratura e também após ataque químico na superfície superior do lingote. Usualmente, entretanto, a estrutura granular de um material apresenta dimensões muito menores, microscópicas. Chamamos a aparência do material, ao microscópio (2), de Microestrutura. Se este material de granulação fina é opaco, poderá ser examinado (preparando-se uma superfície plana e polida e procedendo a um ataque químico) em um microscópio óptico de luz refletida. O reagente químico (3) poderá atacar de maneira diferente grãos de orientações diferentes, ou poderá delinear a estrutura atacando os contornos de grão. O ataque realizado na amostra de latão (70% Cu, 30% Zn), mostrada na (Figura 7.h.), apresenta os dois efeitos. As regiões irregulares delineadas na fotomicrografia são os grãos; as regiões de lados paralelos dentro de cada grão são maclas (discutidas no Capítulo 4). Como o ataque químico se dá diferentemente conforme a orientação cristalina, a macla em um grão de latão se apresentará ou mais clara ou mais escura que a matriz do grão. Se o sólido policristalino for transparente, os contornos de grão poderão também ser observados polindo-se uma seção de cerca de 0,02 mm de espessura e examinando-a por transmissão de luz (Microscópio Óptico de Luz Transmitida). Os contornos de grão apresentam imperfeições suficientes para dispersar fortemente a luz incidente e se apresentarão como linhas escuras na microestrutura.
Os polímeros policristalinos também possuem uma estrutura granular, que se pode observar com grande nitidez por transparência, com luz polarizada. Um exemplo é apresentado na (Figura 7.i.) Aqui, entretanto, a estrutura dentro dos grãos não é exatamente como num cristal inorgânico; a orientação das cadeias moleculares varia de uma parte para outra de um grão, sem permanecer constante em todo o grão, como ocorre em um cristal ideal. Estes grãos dos polímeros são chamados esferulitas porque, apesar do arranjo das cadeias do polímero se dar em uma rede espacial, sua orientação varia através de todo o grão, de tal modo que a estrutura molecular do próprio grão possui uma simetria aproximadamente esférica. As razões desta simetria esférica não são completamente conhecidas, mas parecem ter relação com a maneira segundo a qual as cadeias moleculares, com um comprimento de milhares de angströms, se ligam a um núcleo cristalino e o fazem crescer.
Figura 7.g – Superfície de uma placa de zinco mostrando os grãos individuais (cristais) na peça policristalina.
Figura 7.h – Fotomicrografia da microestrutura do latão 70-30 (70% Cu, 30% Zn)
Figura 7.i – Fotomicrografia da estrutura granular do polietileno.