Una vez formados núcleos estables en un metal en solidificación, estos núcleos crecen hasta formar cristales. En cada cristal los átomos están ordenados en una disposición esencialmente regular, pero la orientación de cada cristal varía. Cuando finalmente se completa la solidificación del metal, los cristales se juntan unos con otros en diferentes orientaciones y forman un límite de grano, que es la superficie que separa los granos, es una zona estrecha en la cual los átomos no están correctamente espaciados. Esto quiere decir que, en algunos sitios, los átomos están tan cerca unos de otros en el límite de grano que crean una región de compresión y en otras áreas están tan alejados que crean una región de tensión.
El tamaño de los grano en los materiales policristalinos es importante porque tiene un efecto significativo en muchas propiedades, especialmente en la resistencia. Reduciendo el tamaño de los granos se incrementa su número y, por tanto, aumenta la cantidad de límites de grano. A temperaturas más bajas (menos de aproximadamente la mitas de su temperatura de fusión) los límites de grano refuerzan a los metales por restricción del movimiento de las dislocaciones bajo tensión. A elevadas temperaturas puede tener lugar un desplazamiento del límite de grano, y los límites de grano pueden llegar a ser regiones de baja resistencia.