Геологія

Шкала твердості Мооса: Тестування стійкості до подряпин

Posted on
Автор: Laura McKinney
Дата Створення: 5 Квітень 2021
Дата Оновлення: 14 Травень 2024
Anonim
Шкала твердості Мооса: Тестування стійкості до подряпин - Геологія
Шкала твердості Мооса: Тестування стійкості до подряпин - Геологія

Зміст


Mohs Hardness Kit: Набір лабораторних шкал твердості Мооса, що містить: (1) тальк; (2) гіпс; (3) кальцит; (4) фторит; (5) апатит; (6) ортоклаз; (7) кварц; (8) топаз; та (9) корунд. Diamond не входить до більшості комплектів, щоб зменшити вартість. Також алмазний зразок був би таким малим, що його потрібно було б встановити в ручку, щоб було корисно. Придбайте комплект мінеральної твердості.

Що таке Шкала твердості Мооса?




Одним з найважливіших тестів для виявлення мінеральних зразків є тест на твердість Мооса. Цей тест порівнює стійкість мінералу до подряпин десятьма еталонними мінералами, відомими як Шкала твердості Мооса (див. Таблицю ліворуч). Тест корисний, оскільки більшість зразків даного мінералу дуже близькі до однакової твердості. Це робить твердість надійною діагностичною властивістю для більшості мінералів.

Фрідріх Мосс, німецький мінералог, розробив шкалу в 1812 році. Він вибрав десять мінералів з різною твердістю, що варіювали від дуже м'якого мінералу (тальку) до дуже твердого мінералу (алмазу). За винятком алмазу, всі корисні копалини є відносно поширеними, їх легко і недорого отримати.





Співставлення твердості

"Твердість" - це стійкість матеріалу до подряпин. Випробування проводиться шляхом розміщення гострої точки одного зразка на немаркованій поверхні іншого зразка та спроби отримати подряпину. Ось чотири ситуації, які ви можете спостерігати, порівнюючи твердість двох зразків:

  1. Якщо зразок A може подряпати зразок B, то зразок A важче, ніж зразок B.

  2. Якщо зразок A не дряпає зразок B, то зразок B важче, ніж зразок А.

  3. Якщо обидва зразки за твердістю рівні, то вони будуть відносно неефективними при подряпинах один одного. Можуть утворюватися невеликі подряпини, або може бути важко визначити, чи був видалений подряпин.

  4. Якщо зразок А може бути подряпаний зразком В, але його не можна подряпати зразком С, то твердість зразка А знаходиться між твердістю зразка В і зразком С.


Тест твердості Мооса: Проводячи випробування, невідомий зразок помістіть на стільницю і міцно потримайте її однією рукою. Потім розташуйте точку опорного зразка проти плоскої немаркованої поверхні невідомого зразка. Щільно притисніть зразок до невідомого і навмисно перетягніть його по плоскій поверхні, одночасно сильно натискаючи. Щоб уникнути травм, перетягніть відомий зразок подалі від тіла та паралельно пальцям, на яких тримається невідомий зразок.


Процедура тестування твердості Мооса

  • Почніть з розміщення гладкої нечесистої поверхні для тестування.

  • Однією рукою тримайте зразок невідомої твердості міцно об стільницю, щоб поверхня, яку випробовуєте, була відкритою та доступною. Стільниця підтримує зразок і допомагає вам тримати його нерухомо під час тесту.

  • Помістіть один із стандартних зразків твердості в іншій руці і поставте точку цього зразка на обрану плоску поверхню невідомого зразка.

  • Міцно притисніть точку стандартного зразка до невідомого зразка і міцно перетягніть точку стандартного зразка по поверхні невідомого зразка.

  • Вивчіть поверхню невідомого зразка. Пальцем відітріть будь-які утворилися мінеральні фрагменти або порошок. Чи випробовував тест подряпину? Будьте обережні, щоб не плутати мінеральний порошок або залишки з подряпиною. На подряпині буде виразний виріз на поверхні мінералу, а не відмітка на поверхні, яка стирається.

  • Проведіть тест вдруге, щоб підтвердити свої результати.

Поради щодо тестування твердості Мооса

  • Список корисних копалин в порядку твердості може бути корисним посиланням. Якщо визначите, що зразок має твердість Mohs 4, ви можете швидко отримати список потенційних корисних копалин.

  • Практика та досвід покращать ваші здібності під час виконання цього тесту. Ви станете швидшими та впевненішими.

  • Якщо твердість невідомого зразка становить приблизно 5 або менше, ви зможете отримати подряпину без особливих зусиль. Однак якщо невідомий зразок має твердість приблизно 6 або більше, то для отримання подряпини знадобиться певна сила. Для цих зразків тримайте невідомого міцно за столом, прикладайте до нього стандартний зразок, міцно притискайте до нього, потім, утримуючи тиск, повільно перетягуйте стандартний зразок по поверхні невідомого.

  • Не обманюйте м'який стандартний зразок, що створює позначку на твердому невідомому. Цей знак схожий на те, що шматочок крейди виробляє на дошці. Він вимиється, не залишаючи подряпин. Протріть пальцем по всій тестованій поверхні. Якщо подряпина була вироблена, видно буде виїмка. Якщо сліди не стираються, то подряпина не утворюється.

  • Деякі тверді матеріали також дуже крихкі. Якщо один з ваших зразків ламається або рушиться, а не дряпається, вам доведеться бути дуже обережними під час проведення тесту. Випробування крихітних або зернистих зразків може бути важким.

  • Деякі зразки містять домішки. Якщо результати вашого тесту не є наочно переконливими або якщо інформація з вашого тесту не відповідає іншим властивостям, не соромтеся зробити тест ще раз. Можливо, що невеликий шматочок кварцу (або іншої домішки) був вкладений в один із ваших зразків.

  • Не будьте примхливими! Це дуже поширена проблема. Деякі люди випадково втирають один зразок туди-сюди, а потім шукають позначку. Так не робиться тест.Робиться це одним, визначеним рухом з метою вирізати подряпину.

  • Будь обережний. Коли ви тримаєте невідомий зразок за столом, розташуйте його так, щоб відомий зразок не перетягувався на один з ваших пальців.

  • Це випробування слід проводити на лабораторному столі або на робочому стенді з міцною поверхнею або захисним покриттям. Не робіть цього виду тестування на тонких меблях.

  • Випробуйте крихітні частинки або зерна, помістивши їх між двома шматочками індексу і скребте їх між собою. Якщо зерна твердіші за показник мінералу, будуть утворюватися подряпини. Якщо зерна більш м’які, вони розмазуються.

Твердість загальних об'єктів




Деякі люди використовують кілька загальних предметів для швидких тестів на твердість. Наприклад, геолог на місцях завжди може носити кишеньковий ніж. Ніж можна використовувати для швидкого випробування на твердість, щоб визначити, чи зразок твердіший або м'якший, ніж Моос 5 - 6,5.

Перш ніж використовувати ці об'єкти як інструменти для швидкого тестування, корисно підтвердити їх твердість. Деякі ножі мають твердішу сталь, ніж інші. Перевірте свою, і тоді ви дізнаєтесь її твердість.

Ці загальні об'єкти також можуть бути корисними, якщо у вас немає набору еталонних мінералів. У цей список ми включили кварц, оскільки він є всюдисущим мінералом. У полі ви часто не більше ніж за кілька кроків від шматка кварцу.

Вибір твердості по Моосу: Вибір твердості простий у використанні. У них є латунна стилус і сплав «підбір», який використовується для випробування на твердість. Помістіть гостру точку кишки на невідомий зразок і перетягніть її по поверхні. Це або призведе до появи подряпин, ковзання по поверхні, або залишить металевий слід. Вони постачаються з твердістю 2 (пластична точка), 3 (мідна точка) і 4 - 9 (ретельно підібрані сплави). Вони чудово підходять для випробування дрібних зразків або для випробування дрібних зерен, вбудованих у скелю. Ці вибору жорсткості доступні в магазині.

Вибір твердості

Альтернативою для використання еталонних корисних копалин для випробування є набір "вибору твердості". Ці підбирачі мають гострі металеві точки, які можна використовувати для дуже точного тестування. Збирання дозволяють набагато більше контролю, і їх гострі точки можна використовувати для випробування дрібних мінеральних зерен у скелі.

Гострі кирки можуть бути використані легко і або видалити подряпину, якщо вони важче, ніж зразок, що випробовується, або залишити після себе крихітну смужку металу, якщо вони м'якші. Огляньте тестовий майданчик за допомогою ручної лінзи, щоб побачити результати свого тесту.

Ми використовували підбір жорсткості і думаємо, що вони чудово справляються. Вони простіші у використанні та точніші, ніж тестування зразками. Їх можна переробити, коли вони тьмяніють. Єдиний мінус - їх ціна (близько 80 доларів за комплект).

Твердіший за Діамант, м'якший за Тальк?

Алмаз - не найтвердіша відома речовина, але твердіші матеріали набагато рідше. Дослідники повідомили, що нітрид бору вюрциту та лондалеїту може бути важче, ніж алмаз.

Навряд чи ви знайдете мінерал, який м’якший за тальк. Однак кілька металів м'якше. До них належать: цезій, рубідій, літій, натрій та калій. Вам, ймовірно, ніколи не потрібно буде перевіряти їх твердість.

Мос - порівняння твердості Віккерса: Ця діаграма порівнює твердість індексних мінералів шкали твердості Мооса (ціла шкала) з їх твердістю по Віккерсу (суцільна шкала). Твердість Мооса - це стійкість до подряпин, тоді як твердість по Віккерсу - це стійкість до відступу під тиском. На графіку показано велику різницю між твердістю корунда Віккерса та алмазом, які є лише однією одиницею за шкалою твердості Мооса.

Шкала твердості Мооса порівняно з іншими



Коли Фрідріх Мосс розробив шкалу твердості у 1812 році, було дуже мало інформації про мінеральну твердість. Він просто відібрав десять корисних копалин, які змінювались по твердості, і довільно розмістив їх за цілою шкалою від 1 до 10. Це була відносна шкала, в якій мінерал невідомої твердості міг бути перевірений на групі з десяти індексів мінералів, щоб побачити, де він розташований масштаб.

Шкала Мооса витримала випробування часом і широко застосовується у всьому світі вже понад 200 років - головним чином тому, що це легко зробити, недороге і люди швидко це розуміють. Були розроблені інші випробування на твердість, але жоден з них не використовується настільки широко.

"Твердість Мооса" - відносне цілочисельне порівняння "стійкості до подряпин". Більшість інших шкал твердості використовують "стійкість до відступу під стилусом, до якого застосовується певна кількість тиску протягом певного часу". Хоча ці випробування відрізняються від твердості Мооса за своєю процедурою, вони - усі випробування стійкості до атомів, що витісняються з їхніх позицій тиском на поверхню мінерального зразка.

Однією з таких шкал є шкала твердості Віккерса. У тесті Віккерса розмір відступу мікроскопічно оцінюють і використовують для обчислення значення твердості. Значення твердості Віккерса утворюють суцільну шкалу, яка надає більше інформації про твердість мінералів порівняно з цілими значеннями шкали Мооса. Таблиця, що порівнює мінерали шкали Мооса по їх твердості по Віккерсу, показана тут разом із графіком даних. На графіку видно, що за твердістю Віккерса зазори між цілими значеннями шкали Мооса неоднакові по ширині. Крім того, зазори між мінералами більш високої твердості Мооса значно більші, ніж між м'якими мінералами. З точки зору твердості Віккерса, алмаз надзвичайно твердіший, ніж корунд.

Найкращий спосіб дізнатися про корисні копалини - це вивчити колекцію невеликих зразків, з якими можна обробляти, досліджувати та спостерігати за їх властивостями. У Магазині є недорогі колекції мінералів.

Варіації твердості в одному мінералі

Хоча довідники та веб-сайти часто перераховують одну твердість для кожного мінералу, багато мінералів мають різну твердість. Вони мають більшу або меншу твердість, залежно від напрямку, в якому вони подряпані.

Відомий приклад мінералу зі змінною твердістю - кіаніт. Кіаніт часто зустрічається у кришталеподібних кристалах. Ці кристали мають твердість приблизно 5, якщо їх випробовують паралельно довгій осі кристала, і твердість приблизно 7, якщо їх випробовують паралельно короткій осі кристала. Чому? Ці різні напрямки стикаються з різними середовищами зв'язку в кристалі кіаніту. Зв’язки, що протистоять подряпинам паралельно довгій осі клинкового кристала, слабкіші, ніж ті, що виникають при подряпині по ширині кристала. Проміжна твердість зустрічається в інших напрямках.

Ще один приклад - алмаз. Люди, які різали алмази, знали про його змінну твердість вже сотні років. Вони знають, що паралельно граням октаедричного кристала алмазний кристал майже неможливо побачити і дуже важко відшліфувати. Алмаз можна розбити в цьому напрямку розщепленням, а найкращий спосіб вирізання його в цьому напрямку - лазером. Найм'якший і найкращий напрямок для пиляння або шліфування алмазного кристала паралельний його кубічним кришталевим граням. Ця інформація є критичним знанням для майстрів, які планують дизайн гранованого алмазу. Розуміння цього та робота з ним економить час, економить гроші та створює кращий продукт із меншими витратами.

Вивітрювання також може вплинути на твердість мінерального зразка. Вивітрювання змінює склад мінералів, при цьому продукт вивітрювання зазвичай м'якший, ніж вихідний матеріал. Під час випробування твердості чи смуги чи іншого властивості мінералу найкращий спосіб перевірити це на свіжополаманій поверхні із очікуваним блиском, який не піддавався вивітрюванню.

Про випробування на твердість

Тест на твердість, розроблений Фрідріхом Мосом, був першим відомим тестом для оцінки стійкості матеріалу до подряпин. Це дуже простий, але неточний порівняльний тест. Можливо, його простота дозволила йому стати найбільш широко використовуваним тестом на твердість.

Оскільки шкала Мооса була розроблена в 1812 році, було винайдено багато різних тестів на твердість. До них відносяться тести Брінелла, Кнупа, Роквелла, Шора та Вікерса. Кожен з цих випробувань використовує крихітний «індентор», який застосовується до випробовуваного матеріалу з ретельно виміряною кількістю сили. Тоді розмір або глибина відступу і величина сили використовуються для обчислення значення твердості.

Оскільки кожен з цих тестів використовує різний апарат і різні розрахунки, їх не можна безпосередньо порівнювати один з одним. Отже, якщо було проведено випробування на твердість Knoop, кількість зазвичай повідомляється як "твердість Knoop". З цієї причини результати випробувань на твердість Мооса також слід повідомляти як "твердість Мооса".

Чому існує стільки різних тестів на твердість? Тип використовуваного випробування визначається розміром, формою та іншими характеристиками досліджуваних зразків. Хоча ці тести сильно відрізняються від тесту Мооса, між ними існує деяка кореляція.

Твердість, міцність і міцність

Під час тестування на твердість пам’ятайте, що ви протестуєте «стійкість до подряпин». Під час тестування деякі матеріали можуть вийти з ладу іншими способами. Вони можуть зламатися, деформуватися або розсипатися замість подряпин. Тверді матеріали часто руйнуються, коли піддаються стресу. Це відсутність жорсткості. Інші матеріали можуть деформуватися або руйнуватися при впливі напруги. Цим матеріалам не вистачає міцності. Завжди майте на увазі, що ви протестуєте на стійкість до подряпин. Не обманюйте інші типи несправності в досліджуваному зразку.

Використання для тестів на твердість

Тест твердості Мооса майже виключно використовується для визначення відносної твердості мінеральних зразків. Це робиться як частина процедури ідентифікації мінеральних речовин на місцях, у класі або в лабораторії, коли легко ідентифікуються зразки, які досліджуються, або де немає більш складних випробувань.

У промисловості проводяться інші випробування на твердість для визначення придатності матеріалу для конкретного промислового процесу або конкретного кінцевого застосування. Випробування на твердість також проводиться у виробничих процесах, щоб підтвердити, що оброблювальні процеси, такі як відпал, загартування, загартовування або затвердіння корпусу, були виконані за специфікацією.


Деякі примітки до правопису

Шкала твердості Мооса названа на честь її винахідника Фрідріха Мога. Це означає, що апостроф не потрібен під час введення назви тесту. "Mohs" і "Mohs" неправильні.

Google справді розумний щодо цих імен. Ви навіть можете набрати "Шкала твердості Моєса" як запит, і Google знає, щоб повернути результати для "Шкала твердості Мооса". :-)