Chỉ bao gồm một số lớp nguyên tử, ranh giới hạt chi phối hầu hết các đặc tính chính của vật liệu:
Tính chất cơ học: Ranh giới hạt đóng vai trò là rào cản tự nhiên đối với sự trượt lệch vị trí. Các hạt mịn hơn với nhiều ranh giới hạt hơn mang lại độ bền vật liệu cao hơn, điều này được mô tả bằng cơ chế tăng cường tinh chế hạt Hall‑Petch cổ điển.
Khuếch tán và vận chuyển khối lượng: Với khoảng cách nguyên tử lớn hơn ở ranh giới hạt, tốc độ khuếch tán cao hơn nhiều lần so với tốc độ khuếch tán trong hạt. Các quá trình vận chuyển khối lượng như cô đặc thiêu kết, cacbon hóa ở nhiệt độ cao và biến dạng rão chủ yếu diễn ra dọc theo ranh giới hạt.
Ăn mòn và ổn định: Ranh giới hạt năng lượng cao có hoạt tính hóa học cao, khiến chúng dễ bị ăn mòn và gãy xương. Chúng cũng đóng vai trò là khu vực chính để phân chia nguyên tố. Sự phong phú của các nguyên tố có hại gây ra hiện tượng giòn ở ranh giới hạt, trong khi việc tách biệt các nguyên tố có lợi có thể xác định ranh giới hạt và cải thiện độ ổn định của vật liệu.
dẫn điện: Các electron bị tán xạ bởi ranh giới hạt không đều; nhiều ranh giới hạt hơn dẫn đến điện trở cao hơn. Đối với chất điện phân gốm trong pin thể rắn, vùng điện tích không gian ranh giới hạt tạo thành một nút thắt quan trọng để tăng cường độ dẫn ion.