Мохсова скала тврдоће: Испитивање отпорности на огреботине

Садржај

• Шта је Мохсова скала тврдоће?
• Упоређивање тврдоће
• Мохсова процедура испитивања тврдоће
• Мохсови савети за тестирање тврдоће
• Тврдоћа заједничких предмета
• Изборе тврдоће
• Тврђи од дијаманта, мекши од Талка?
• Мохсова скала тврдоће у поређењу са другима
• Варијације тврдоће у једном минералу
• О тестовима тврдоће
• Чврстоћа, жилавост и чврстоћа
• Употребе за тестове тврдоће
• Неке напомене о правопису

Мохс Харднесс Кит: Лабораторијски комплет Мохсове скале тврдоће који садржи: (1) талк; (2) гипс; (3) калцит; (4) флуорит; (5) апатит; (6) ортоклаза; (7) кварц; (8) топаз; и (9) корунд. Дијамант није укључен у већину комплета како би се смањили трошкови. Такође би дијамантски узорак био толико мали да би га требало користити у дршку да би био користан. Купите комплет минералне тврдоће.

Шта је Мохсова скала тврдоће?

Један од најважнијих тестова за идентификацију минералних узорака је Мохсов тест тврдоће. Овај тест упоређује отпорност минерала на гребање са десет референтних минерала познатих као Мохсова скала тврдоће (види табелу са леве стране). Тест је користан јер је већина узорака датог минерала врло близу истој тврдоћи. Због тога је тврдоћа поуздано дијагностичко својство за већину минерала.

Фриедрицх Мохс, њемачки минералог, развио је љествицу 1812. Одабрао је десет минерала изразито различите тврдоће који су се кретали од врло меког минерала (талка) до врло тврдог минерала (дијаманта). Уз изузев дијаманта, сви минерали су релативно уобичајени и лако или јефтини за добијање.

Упоређивање тврдоће

"Тврдоћа" је отпорност материјала да се огребе. Испитивање се врши постављањем оштре тачке једног узорка на необележену површину другог узорка и покушајем стварања огреботине. Ево четири ситуације које можете уочити када упоређујете тврдоћу два узорка:

1. Ако узорак А може огребати узорак Б, тада је узорак А тврђи од узорка Б.


2. Ако узорак А не огреботине узорак Б, тада је узорак Б тврђи од узорка А.


3. Ако су два примерка по тврдоћи једнаки, они ће бити релативно неефикасни у гребању један другог. Могу се створити мале огреботине или је можда тешко утврдити да ли је настала огреботина.


4. Ако узорак А може огребати узорак Б, али га не може огребати узорак Ц, тада је тврдоћа узорка А између тврдоће узорка Б и узорка Ц.

Мохсов тест тврдоће: Приликом испитивања поставите непознати узорак на врх стола и чврсто га држите на месту једном руком. Затим поставите тачку референтног узорка на равну неозначену површину непознатог узорка. Притисните референтни узорак чврсто уз непознато и намерно га превуците по равној површини, притом чврсто притискајући. Да бисте избегли повреде, повуците познати узорак од свог тела и паралелно са прстима који држе непознати узорак.

Мохсова процедура испитивања тврдоће

• Започните проналажењем глатке, нешкодоване површине за тестирање.


• Једном руком чврсто ухватите узорак непознате тврдоће уз врх стола тако да је површина која се тестира изложена и доступна. Врх стола подржава узорак и помаже вам да га непомично држите за тест.


• Држите један од стандардних узорака тврдоће у другој руци и ставите тачку тог узорка на изабрану равну површину непознатог узорка.


• Чврсто притисните тачку стандардног узорка према непознатом узорку и чврсто повуците тачку стандардног узорка по површини непознатог узорка.


• Испитајте површину непознатог узорка. Прстом одмашите све минералне фрагменте или прах који су настали. Да ли је тест направио огреботину? Пазите да минерални прах или остатке не помешате са огреботином. Огреботина ће бити јасно урезан утор на површини минерала, а не траг на површини који се брише.


• Извршите тест други пут да потврдите своје резултате.

Мохсови савети за тестирање тврдоће

• Листа минерала по тврдоћи може бити згодна референца. Ако утврдите да узорак има тврдоћу од Мохс 4, брзо можете добити листу потенцијалних минерала.


• Пракса и искуство побољшаће ваше способности током обављања овог теста. Постаћете бржи и самопоузданији.


• Ако је тврдоћа непознатог узорка око 5 или мања, могли бисте произвести огреботину без већег напора. Међутим, ако непознати узорак има тврдоћу од око 6 или више, тада ће за стварање огреботине бити потребна одређена сила. За те примерке, чврсто држите непознато уз сто, ставите стандардни узорак на њега, чврсто притисните с одлучношћу, а затим држећи притисак полако повлачите стандардни узорак преко површине непознатог.


• Немојте да вас завара мекани стандардни узорак који оставља трагове на тврдој непознатици. Та ознака је попут онога што комад креде производи на плочи. Обрисаће се без остављања огреботине. Обришите прст преко тестиране површине. Ако је произведена огреботина, видјет ће се утор. Ако се трагови обришу, огреботина није настала.


• Неки тврди материјали су такође веома ломљиви. Ако се један од ваших узорака ломи или дроби, а не гребе, мораћете бити веома опрезни док вршите тест. Испитивање ситних или зрнатих узорака може бити тешко.


• Неки узорци садрже нечистоће. Ако резултати вашег теста нису видљиво увјерљиви или ако информације из вашег теста нису у складу с другим својствима, не оклијевајте поновити тест. Могуће је да је мали комад кремена (или неке друге нечистоће) био уграђен у један од ваших примерка.


• Не буди духовит! Ово је врло чест проблем. Неки људи лежерно трљају један узорак напред-назад, а затим траже траг. Не ради се на тесту.Изводи се једним, одређеним покретом, са циљем да се пресече огреботина.


• Бити пажљив. Кад непознати узорак држите за столом, поставите га тако да се познати узорак неће повући преко вашег прста.


• Овај тест треба обавити на лабораторијском столу или радној столици са издржљивом површином или заштитном облогом. Не радите ову врсту испитивања финог намештаја.


• Испитајте ситне честице или зрно тако што ћете их ставити између два дела индексног минерала и стругати их заједно. Ако су зрна тврђа од индекса, створит ће се огреботине. Ако су зрна мекша, оне ће се размазати.

Тврдоћа заједничких предмета

Неки користе неколико уобичајених предмета за брзе тестове тврдоће. На пример, геолог на терену увек може носити џепни нож. Нож се може користити за брзи тест тврдоће како би се утврдило да ли је узорак тврђи или мекши у односу на Мохс 5 до 6.5.

Пре употребе ових предмета као алата за брзо тестирање, добра је идеја потврдити њихову тврдоћу. Неки ножеви имају тврђи челик од других. Тестирајте своју и тада знате њену тврдоћу.

Ови уобичајени објекти могу бити корисни и ако немате скуп референтних минерала. На овај списак смо уврстили кремен јер је свеприсутни минерал. На терену сте често удаљени неколико корака од комада кварца.

Мохсова тврдоћа: Копирање тврдоће је једноставно за употребу. Имају месингасту оловку и легурасти лептир који се користи за испитивање тврдоће. Поставите оштру тачку на непознати примерак и повуците је по површини. Или ће произвести огреботину, клизити по површини или оставити траг метала. Испоручују се са тврдоћом од 2 (пластична тачка), 3 (бакрена тачка) и 4 до 9 (пажљиво одабране легуре). Одлични су за тестирање ситних узорака или за тестирање ситних зрна уграђених у стени. Ови типови тврдоће доступни су у продавници.

Изборе тврдоће

Алтернатива кориштењу референтних минерала за тестирање је скуп „типова тврдоће“. Ови типови имају оштре металне тачке које можете користити за веома прецизно тестирање. Клипови омогућавају много већу контролу, а њихове оштре тачке могу се користити за тестирање малих минералних зрнаца у стени.

Оштри клинови се могу лако користити или произвести огреботину ако су тврђи од узорка који се испитује или остављају метални трак ако су мекши. Испитајте место испитивања ручним сочивом да бисте видели резултате теста.

Користили смо одабире тврдоће и сматрамо да они одлично раде. Једноставнији су за употребу и прецизнији су од испитивања с узорцима. Могу се поново оштрити када се потамне. Једина мана им је цена (око 80 долара по сету).

Тврђи од дијаманта, мекши од Талка?

Дијамант није најтежа позната супстанца, али материјали који су тврђи су много ретки. Истраживачи су известили да нитрит и борнсит борит могу бити тврђи од дијаманта.

Мало је вероватно да ћете наћи минерал који је мекши од талка. Међутим, неколико метала је мекше. Они укључују: цезијум, рубидијум, литијум, натријум и калијум. Вероватно никада нећете морати да тестирате њихову тврдоћу.

Мохс - Вицкерсово упоређивање тврдоће: Овај графикон упоређује тврдоћу индексних минерала по Мохсовој скали тврдоће (цела скала) са њиховом Вицкерсовом тврдоћом (континуирана скала). Мохсова тврдоћа је отпорност на гребање, док је по Вицкерсовој тврдоћи отпорност на увлачење под притиском. Графикон приказује велику разлику између Вицкерсове тврдоће корунда и дијаманта - који су на Мохсовој скали тврдоће само једна јединица.

Мохсова скала тврдоће у поређењу са другима

Када је Фриедрицх Мохс 1812. године развио своју скалу тврдоће, било је доступно врло мало података о минералној тврдоћи. Једноставно је одабрао десет минерала који варирају у тврдоћи и произвољно их је ставио на целовиту меру од 1 до 10. То је била релативна скала у којој се минерал непознате тврдоће могао тестирати на групи од десет индексних минерала да би се видело где се налази Скала.

Мохова скала је стала тест времена и широко је коришћена у целом свету већ више од 200 година - углавном зато што је то лако урадити, јефтино и људи то брзо разумеју. Израђени су и други тестови тврдоће, али ниједан се не користи у тако широкој употреби.

„Мохсова тврдоћа“ је релативна целокупна поређење „отпорности на гребање“. Већина осталих скала тврдоће користи „отпорност на увлачење у оловци на коју се врши одређена количина притиска током одређеног временског периода.“ Иако ови тестови се разликују од Мохсове тврдоће у свом поступку, све су то испитивања отпорности атома који се одбацују из својих положаја притиском на површину минералног узорка.

Једна од ових вага је Вицкерсова скала тврдоће. У Вицкерсовом тесту, величина увлачења се микроскопски процењује и користи за израчунавање вредности тврдоће. Вицкерсове вриједности тврдоће формирају континуирану скалу која даје више информација о тврдоћи минерала у поређењу с цијелим вриједностима Мохсове скале. Таблица која упоређује Мохове минерале са тврдоћом по Вицкерсу приказана је овде, заједно са графиком података. Графикон показује да у односу на Вицкерсову тврдоћу, разлике између целих вредности Мохсове скале нису једнолике у ширини. Поред тога, разлике између минерала веће Мохсове тврдоће много су веће од оних мекших минерала. У смислу Вицкерсове тврдоће, дијамант је енормно тврђи од корунда.

Најбољи начин да сазнате минерале је проучавање са збирком ситних узорака са којима можете руковати, испитивати и посматрати њихова својства. У трговини су доступне јефтине колекције минерала.

Варијације тврдоће у једном минералу

Иако у референтним књигама и на веб локацијама често постоји једна тврдоћа за сваки минерал, многи минерали имају променљиву тврдоћу. Имају већу или мању тврдоћу у зависности од правца у којем се гребе.

Добро познат пример минерала променљиве тврдоће је кианит. Кијанит се често појављује у кристалима у облику сечива. Ови кристали имају тврдоћу од око 5 ако се испитују паралелно са дугом осом кристала и тврдоћом од око 7 ако се испитују паралелно са кратком осом кристала. Зашто? Ови различити правци наилазе на различита окружења везивања у кристалу кианита. Везе које се опиру гребању паралелно са дугом осом кристала с лопатицом слабије су од оних које се јављају при гребању по ширини кристала. Међусобна тврдоћа се сусреће у другим правцима.

Други пример је дијамант. Људи који су резали дијаманте већ стотинама година знају за његову променљиву тврдоћу. Они знају да је паралелно са обличјима октаедарског кристала дијамантски кристал готово немогуће видети и веома тешко полирати. Дијамант се у овом правцу може разбити цепањем, а најбоља метода за његово резање у овом смеру је ласером. Најмекши и најбољи правац за пиљење или полирање дијамантског кристала је паралелно са његовим кубичним кристалним странама. Ове информације су од кључног значаја за мајсторе који планирају дизајн фашираног дијаманта. Разумевање и рад са њим штеди време, штеди новац и ствара бољи производ са мање отпада.

Временске утицаје такође може утицати на тврдоћу минералног узорка. Временски промене мењају састав минерала, при чему је временски производ обично мекши од оригиналног материјала. Приликом испитивања тврдоће или мрље или другог својства минерала, најбољи начин за тестирање је на свеже разбијеној површини са очекиваним сјајем који није био изложен временским условима.

О тестовима тврдоће

Тест тврдоће развијен од Фриедрицха Мохса био је први познати тест за процену отпорности материјала на гребање. То је веома једноставан, али нетачан упоредни тест. Можда му је једноставност омогућила да постане најкоришћенији тест тврдоће.

Откад је Мохсова скала развијена 1812., пронађено је много различитих тестова тврдоће. Укључују тестове Бринелл-а, Кноопа, Роцквелл-а, Схоре-а и Вицкерс-а. Сваки од ових тестова користи сићушни "уметак" који се на пажљиво одмерену количину силе примењује на материјал који се тестира. Тада се за израчун вредности тврдоће користе величина или дубина увлачења и количина силе.

Будући да сваки од ових тестова користи другачији апарат и различите прорачуне, они се не могу директно упоређивати. Дакле, ако је извршен Кноопов тест тврдоће, број се обично наводи као „Кноопова тврдоћа“. Из тог разлога, Мохсови тестови тврдоће такође се требају навести као "Мохсова тврдоћа".

Зашто постоји толико различитих тестова тврдоће? Врста коришћеног теста одређује се величином, обликом и другим карактеристикама узорака који се тестирају. Иако су ови тестови прилично различити од Мохсовог теста, постоји нека корелација између њих.

Чврстоћа, жилавост и чврстоћа

Приликом испитивања тврдоће, имајте на уму да тестирате „отпорност на гребање“. Током теста неки материјали могу кренути на друге начине. Могли би се сломити, деформисати или распасти уместо гребања. Тврди материјали се често ломе када су изложени стресу. Ово је недостатак жилавости. Остали материјали могу се деформисати или распасти када су изложени стресу. Овим материјалима недостаје чврстоће. Увек имајте на уму да тестирате отпорност на огреботине. Немојте се заваравати због других врста квара на узорку који се тестира.

Употребе за тестове тврдоће

Мохсов тест тврдоће готово се искључиво користи за утврђивање релативне тврдоће минералних узорака. Ово се ради у оквиру поступка идентификације минерала на терену, у учионици или у лабораторији када се лако идентификују узорци или када се не налазе сложенији тестови.

У индустрији се раде и други тестови тврдоће да би се утврдила погодност материјала за одређени индустријски процес или одређену употребу за крајњу употребу. Испитивање тврдоће такође се врши у производним процесима како би се потврдило да су поступци очвршћивања попут жарења, каљења, каљења на раду или отврдњавања кућишта урађени према спецификацији.

Неке напомене о правопису

Мохсова скала тврдоће названа је по свом изумитељу, Фриедрицх Мохс. То значи да апостроф није потребан када куцате назив теста. "Мохс" и "Мохс" су нетачни.

Гоогле је заиста паметан у вези с тим именима. Можете чак и да упишете „Моес-ову скалу тврдоће“ као упит и Гоогле зна да враћа резултате за „Мохс-ову скалу тврдоће“. :-)