Скала на твърдост на Mohs: Тестване на устойчивостта на драскане

Съдържание

• Какво е скалата на твърдост на Mohs?
• Извършване на сравнения на твърдостта
• Процедура за тестване на твърдост на Mohs
• Mohs Съвети за тестване на твърдост
• Твърдост на общите обекти
• Избира твърдост
• По-твърд от Диамант, по-мек от Талк?
• Мос скала на твърдост в сравнение с други
• Вариации на твърдостта в един минерал
• За тестовете за твърдост
• Твърдост, здравина и здравина
• Използва се за тестове за твърдост
• Някои бележки за правописа

Mohs Hardness Kit: Комплект за лабораторна скала Mohs Hardness Scale, съдържащ: (1) талк; (2) гипс; (3) калцит; (4) флуорит; (5) апатит; (6) ортоклаза; (7) кварц; (8) топаз; и (9) корунд. Диамантът не е включен в повечето комплекти, за да задържи разходите. Също така диамантеният образец би бил толкова малък, че трябва да бъде монтиран в дръжка, за да бъде полезен. Закупете комплект за минерална твърдост.

Какво е скалата на твърдост на Mohs?

Един от най-важните тестове за идентифициране на минерални образци е тестът на Mohs за твърдост. Този тест сравнява устойчивостта на даден минерал да се надраска от десет референтни минерала, известни като скалата на твърдост на Mohs (виж таблицата вляво). Тестът е полезен, тъй като повечето образци на даден минерал са много близки до една и съща твърдост. Това прави твърдостта надеждна диагностична характеристика за повечето минерали.

Фридрих Мос, немски минералог, разработи скалата през 1812 г. Той подбра десет минерала с ясно различна твърдост, които варират от много мек минерал (талк) до много твърд минерал (диамант). С изключение на диаманта, всички минерали са сравнително често срещани и лесни или евтини за получаване.

Извършване на сравнения на твърдостта

"Твърдост" е устойчивостта на материал да се надраска. Изпитването се провежда чрез поставяне на остра точка на един образец върху немаркирана повърхност на друг образец и опит за образуване на драскотина. Ето четирите ситуации, които може да наблюдавате, когато сравнявате твърдостта на два екземпляра:

1. Ако образец А може да надраска образец В, тогава образец А е по-твърд от образеца Б.


2. Ако образец А не надраска образец В, тогава образец В е по-твърд от образец А.


3. Ако двата екземпляра са еднакви по твърдост, те ще бъдат относително неефективни при надраскване един върху друг. Възможно е да се получат малки драскотини или да е трудно да се определи дали е била произведена драскотина.


4. Ако образец А може да бъде надраскан от образец В, но не може да бъде надраскан от образец С, тогава твърдостта на образец А е между твърдостта на образец В и образец С.

Mohs тест за твърдост: Когато провеждате теста, поставете непознатия образец върху плота на масата и здраво го задръжте на място с една ръка. След това поставете точка на еталонния образец върху плоска, немаркирана повърхност на непознатия образец. Натиснете референтния образец плътно към непознатото и умишлено го плъзнете по равната повърхност, докато натискате здраво. За да избегнете нараняване, издърпайте известния екземпляр от тялото си и успоредно с пръстите, които държат непознатия екземпляр.

Процедура за тестване на твърдост на Mohs

• Започнете с локализиране на гладка, нечертана повърхност за тестване.


• С една ръка дръжте образеца с неизвестна твърдост плътно върху плота на масата, така че повърхността, която ще се тества, да бъде изложена и достъпна. Горната част на таблицата поддържа образеца и ви помага да го държите неподвижно за теста.


• Дръжте един от стандартните образци за твърдост в другата ръка и поставете точка на този образец върху избраната плоска повърхност на непознатия образец.


• Натиснете здраво точката на стандартния образец върху непознатия образец и здраво плъзнете точката на стандартния образец по повърхността на непознатия образец.


• Проучете повърхността на непознатия образец. С пръст почистете всички произведени минерални фрагменти или прах. Тестът произвел ли е драскотина? Внимавайте да не объркате минералния прах или остатъците с драскотина. Драскотината ще бъде ясно изразена бразда в минералната повърхност, а не маркировка върху повърхността, която се заличава.


• Проведете теста втори път, за да потвърдите резултатите си.

Mohs Съвети за тестване на твърдост

• Списък на минералите по ред на твърдост може да бъде полезна справка. Ако определите, че пробата има твърдост на Mohs 4, можете бързо да получите списък с потенциални минерали.


• Практиката и опитът ще подобрят вашите способности, когато правите този тест. Ще станете по-бързи и по-уверени.


• Ако твърдостта на непознатия образец е около 5 или по-малка, трябва да можете да произведете драскотина без много усилия. Ако обаче непознатият образец има твърдост от около 6 или по-голяма, тогава производството на драскотина ще изисква известна сила. За тези екземпляри дръжте непознатото здраво към масата, поставете стандартния образец срещу него, натиснете здраво с решителност, след което задръжте бавно плъзнете стандартния образец по повърхността на непознатото.


• Не се заблуждавайте от мек стандартен образец, създаващ маркировка върху твърда неизвестност. Тази маркировка е като това, което парче тебешир произвежда на дъска. Той ще изтрие, без да остане драскотина. Избършете пръста си по тестваната повърхност. Ако се получи драскотина, ще има видим жлеб. Ако маркировките се изтрият, тогава не се получава драскотина.


• Някои твърди материали също са много крехки. Ако някой от вашите екземпляри се счупи или разпадне, а не се надраска, ще трябва да бъдете много внимателни, докато провеждате теста. Изпитването на миниатюрни или гранулирани образци може да бъде трудно.


• Някои екземпляри съдържат примеси. Ако резултатите от вашия тест не са видимо убедителни или информацията от вашия тест не съответства на други свойства, не се колебайте да направите теста отново. Възможно е малко парче кварц (или друго примес) да е било вградено в един от вашите екземпляри.


• Не бъди хилав! Това е много често срещан проблем. Някои хора небрежно търкат един екземпляр напред-назад върху друг и след това търсят маркировка. Така не се прави тестът.Извършва се с единично, определено движение с цел изрязване на драскотина.


• Бъди внимателен. Когато държите непознатия екземпляр срещу масата, го позиционирайте така, че познатият екземпляр да не се дърпа върху единия ви пръст.


• Този тест трябва да се извърши на лабораторна маса или работна база с трайна повърхност или защитно покритие. Не правете този тип тестване на фини мебели.


• Изпробвайте мънички частици или зърна, като ги поставите между две части от индексния минерал и ги остържете. Ако зърната са по-твърди от индекса на минерала, ще се получат драскотини. Ако зърната са по-меки, те ще се намажат.

Твърдост на общите обекти

Някои хора използват няколко общи предмети за бързи тестове за твърдост. Например геолог на полето винаги може да носи джобен нож. Ножът може да се използва за бърз тест за твърдост, за да се определи дали даден образец е по-твърд или по-мек от Mohs 5 до 6.5.

Преди да използвате тези обекти като инструменти за бързо тестване, е добре да потвърдите тяхната твърдост. Някои ножове имат по-твърда стомана от други. Тествайте своя и тогава ще разберете неговата твърдост.

Тези общи обекти също могат да бъдат полезни, ако нямате набор от референтни минерали. В този списък сме включили кварца, защото той е повсеместен минерал. На полето често сте на не повече от няколко крачки от парче кварц.

Моос твърдост: Избирането на твърдост е лесно за използване. Те имат месингов стилус и сплав "подбор", който се използва за тестване на твърдостта. Поставете острата точка на кирка върху непознатия си образец и го плъзнете по повърхността. Това ще произведе драскотина, ще се плъзне по повърхността или ще остави следа от метал. Те се доставят с твърдост от 2 (пластмасова точка), 3 (медна точка) и 4 до 9 (внимателно подбрани сплави). Те са чудесни за тестване на малки екземпляри или за тестване на малки зърна, вградени в скала. Тези избора на твърдост се предлагат в магазина.

Избира твърдост

Алтернатива на използването на референтните минерали за тестване е набор от „избиране на твърдостта“. Тези кирки имат остри метални точки, които можете да използвате за много точни тестове. Изборите позволяват много повече контрол и техните остри точки могат да бъдат използвани за тестване на малки минерални зърна в скала.

Острите кирки могат да се използват лесно и да произведат драскотина, ако са по-трудни от тествания образец или оставят след себе си малка ивица метал, ако са по-меки. Разгледайте тестовия сайт с ръчна леща, за да видите резултатите от вашия тест.

Използвали сме избора на твърдост и смятаме, че те вършат чудесна работа. Те са по-лесни за използване и по-точни от тестване с образци. Те могат да се подсилят отново, когато се притъпят. Единственият недостатък е цената им (около 80 долара за комплект).

По-твърд от Диамант, по-мек от Талк?

Диамантът не е най-твърдата известна субстанция, но материалите, които са по-твърди, са много по-редки. Изследователите съобщават, че вюрцитовият бор нитрид и лондалеитът може да бъде по-труден от диаманта.

Малко вероятно е да намерите минерал, който е по-мек от талк. Няколко метала обаче са по-меки. Те включват: цезий, рубидий, литий, натрий и калий. Вероятно никога няма да се наложи да тествате тяхната твърдост.

Mohs - сравнение на твърдостта на Vickers: Тази диаграма сравнява твърдостта на индексните минерали от скалата на твърдост на Моос (цяло число на скалата) с тяхната твърдост по Викерс (непрекъсната скала). Твърдостта на Mohs е устойчивост на надраскване, докато твърдостта на Викерс е устойчивост на вдлъбнатина под налягане. Графиката показва голямата разлика между твърдостта на корунда и диаманта на Викерс - които са само една единица по скалата на твърдостта на Mohs.

Мос скала на твърдост в сравнение с други

Когато Фридрих Мос разработва скалата си за твърдост през 1812 г., има много малко информация за минералната твърдост. Той просто е избрал десет минерала, които варират по твърдост и произволно ги поставя в цяло число от 1 до 10. Това е относителна скала, при която минерал с неизвестна твърдост може да бъде тестван спрямо група от десет индекса на минерали, за да види къде се намира скалата.

Скалата на Мос издържа на изпитанието на времето и се използва широко в целия свят от над 200 години - главно защото е лесна за изпълнение, евтина и хората бързо я разбират. Разработени са и други тестове за твърдост, но никой от тях не е в толкова широко приложение.

Твърдостта на Моос е относително цялостно мащабно сравнение на „устойчивост на надраскване“. Повечето други скали за твърдост използват „устойчивост на вдлъбнатина под стилус, към който се прилага определено количество налягане за определен период от време.“ Въпреки че тези тестове се различават от твърдостта на Mohs в тяхната процедура, те са всички тестове за устойчивост на атоми, които се изхвърлят от позициите си чрез натиск върху повърхността на минерален образец.

Една от тези везни е скалата на твърдостта на Vickers. При теста на Викерс размерът на вдлъбнатината се оценява микроскопично и се използва за изчисляване на стойността на твърдост. Стойностите на твърдостта на Викерс образуват непрекъсната скала, която предоставя повече информация за твърдостта на минералите в сравнение с целочислените стойности на скалата на Моос. Таблица, сравняваща минералите на скалата на Моос с тяхната твърдост по Викерс, е показана тук, заедно с графика на данните. Графиката показва, че по отношение на твърдостта на Викерс пролуките между целочислените стойности на скалата на Моос не са еднакви по ширина. Освен това пролуките между минералите с по-висока твърдост на Mohs са много по-големи от тези между по-меките минерали. По отношение на твърдостта на Викерс, диамантът е изключително твърд от корунда.

Най-добрият начин да научите за минералите е да изучавате с колекция от малки екземпляри, с които можете да боравите, изследвате и наблюдавате техните свойства. В магазина се предлагат евтини минерални колекции.

Вариации на твърдостта в един минерал

Въпреки че в справочниците и уебсайтовете често се посочва една единствена твърдост за всеки минерал, много минерали имат променлива твърдост. Те имат по-голяма или по-малка твърдост в зависимост от посоката, в която са надраскани.

Добре известен пример за минерал с променлива твърдост е кианитът. Кианитът често се среща в кристали с острие. Тези кристали имат твърдост около 5, ако се изпитват успоредно на дългата ос на кристала, и твърдост около 7, ако са тествани успоредно на късата ос на кристала. Защо? Тези различни посоки срещат различни среди на свързване в кристала на кианит. Връзките, които издържат на надраскване успоредно на дългата ос на остриевия кристал, са по-слаби от тези, които се срещат при надраскване по ширината на кристала. Междинните твърдости се срещат в други посоки.

Друг пример е диамантът. Хората, които режат диаманти, знаят за неговата променлива твърдост от стотици години. Те знаят, че успоредно с лицата на октаедричния кристал, диамантен кристал е почти невъзможен да се види и много трудно се полира. Диамантът може да се счупи в тази посока чрез разцепване, а най-добрият метод за изрязването му в тази посока е с лазер. Най-меката и най-добрата посока за трион или полиране на диамантен кристал е успоредна на кубичните му кристални повърхности. Тази информация е от критично значение за занаятчиите, които планират дизайна на фасаден диамант. Разбирането му и работата с него спестява време, спестява пари и създава по-добър продукт с по-малко отпадъци.

Изветрянето може също да повлияе на твърдостта на минералния образец. Изветрянето променя минералния състав, като продуктът за атмосферни влияния обикновено е по-мек от оригиналния материал. Когато тествате твърдостта или ивицата или друго свойство на минерала, най-добрият начин за тестване е върху прясно счупена повърхност с очакван блясък, който не е изложен на атмосферни влияния.

За тестовете за твърдост

Тестът за твърдост, разработен от Фридрих Мос, беше първият известен тест за оценка на устойчивостта на материал към надраскване. Това е много прост, но неточен сравнителен тест. Може би неговата простота е позволила да се превърне в най-широко използвания тест за твърдост.

Тъй като скалата на Mohs е разработена през 1812 г., са измислени много различни тестове за твърдост. Те включват тестове на Brinell, Knoop, Rockwell, Shore и Vickers. Всеки от тези тестове използва миниатюрен "индентор", който се прилага върху изпитвания материал с внимателно измерено количество сила. Тогава размерът или дълбочината на вдлъбнатината и размера на силата се използват за изчисляване на стойността на твърдост.

Тъй като всеки от тези тестове използва различен апарат и различни изчисления, те не могат да бъдат пряко сравнявани един с друг. Така че, ако беше направен тестът за твърдост на Knoop, числото обикновено се отчита като "твърдост на Knoop". Поради тази причина резултатите от теста на Mohs за твърдост също трябва да се отчитат като "твърдост на Mohs".

Защо има толкова много различни тестове за твърдост? Типът на използвания тест се определя от размера, формата и други характеристики на тестваните образци. Въпреки че тези тестове са доста различни от теста на Mohs, има някаква зависимост между тях.

Твърдост, здравина и здравина

Когато тествате за твърдост, не забравяйте, че тествате "устойчивостта на надраскване". По време на теста някои материали могат да се провалят по други начини. Те биха могли да се счупят, деформират или да се разпаднат, вместо да се надраскат. Твърдите материали често се счупват, когато са подложени на стрес. Това е липса на здравина. Други материали могат да се деформират или да се рушат при излагане на стрес. Тези материали нямат здравина. Винаги имайте предвид, че тествате за устойчивост на надраскване. Не се заблуждавайте от други видове повреда в тествания образец.

Използва се за тестове за твърдост

Тестът за твърдост на Mohs се използва почти изключително за определяне на относителната твърдост на минералните образци. Това се прави като част от процедура за идентификация на минерали на полето, в класната стая или в лаборатория, когато лесно се идентифицират образци или когато не са налични по-сложни тестове.

В промишлеността се правят други тестове за твърдост, за да се определи годността на даден материал за конкретен индустриален процес или конкретно приложение за крайно приложение. Изпитването на твърдост се извършва и в производствените процеси, за да се потвърди, че обработките за закаляване, като отгряване, закаляване, закаляване на работа или втвърдяване на случаите са извършени по спецификация.

Някои бележки за правописа

Скалата за твърдост на Mohs е кръстена на своя изобретател Фридрих Мос. Това означава, че апостроф не е необходим, когато пишете името на теста. „Mohs“ и „Mohs“ са неправилни.

Google е наистина умен по отношение на тези имена. Можете дори да напишете „Скала за твърдост на Moes“ като заявка и Google знае да върне резултати за „Скала на твърдост на Mohs“. :-)