Conţinut
- Ce este Scala de duritate a lui Mohs?
- Efectuarea comparațiilor de duritate
- Procedura de testare a durității Mohs
- Sfaturi de testare a durității Mohs
- Duritatea obiectelor comune
- Culori de duritate
- Mai greu decât diamantul, mai moale decât talcul?
- Scala de duritate Mohs în comparație cu alții
- Variații de duritate într-un singur mineral
- Despre testele de duritate
- Duritate, duritate și forță
- Utilizări pentru testele de duritate
- Câteva note de ortografie
Kit de duritate Mohs: Un kit Scala de duritate Mohs de laborator care conține: (1) talc; (2) ghips; (3) calcită; (4) fluorură; (5) apatit; (6) ortoclază; (7) cuarț; (8) topaz; și (9) corundum. Diamantul nu este inclus în majoritatea kiturilor pentru a reduce costurile. De asemenea, un specimen de diamant ar fi atât de mic încât ar trebui să fie montat într-un mâner pentru a fi util. Cumpărați un kit de duritate minerală.
Ce este Scala de duritate a lui Mohs?
Unul dintre cele mai importante teste pentru identificarea epruvetelor minerale este Testul de duritate Mohs. Acest test compară rezistența unui mineral la zgârierea de zece minerale de referință cunoscute sub denumirea de Mohs Hardness Scale (vezi tabelul din stânga). Testul este util, deoarece majoritatea exemplarelor dintr-un mineral dat sunt foarte aproape de aceeași duritate. Acest lucru face ca duritatea să fie o proprietate de diagnostic fiabilă pentru majoritatea mineralelor.
Friedrich Mohs, un mineralogist german, a dezvoltat scara în 1812. A selectat zece minerale cu o duritate distinct diferită, care variază de la un mineral foarte moale (talc) la un mineral foarte dur (diamant). Cu excepția diamantului, mineralele sunt relativ comune și ușor sau ieftin de obținut.
Efectuarea comparațiilor de duritate
„Duritatea” este rezistența unui material la a se zgâria. Testul este realizat prin plasarea unui punct ascuțit al unui specimen pe o suprafață nemarcată a unui alt specimen și încercarea de a produce o zgârietură. Iată cele patru situații pe care le puteți observa atunci când comparați duritatea a două exemplare:
- Dacă eșantionul A poate zgâria eșantionul B, atunci eșantionul A este mai greu decât eșantionul B.
- Dacă eșantionul A nu zgârie eșantionul B, atunci eșantionul B este mai greu decât eșantionul A.
- Dacă cele două exemplare sunt egale ca duritate, atunci acestea vor fi relativ ineficiente la zgârierea reciprocă. S-ar putea produce zgârieturi mici sau poate fi dificil să se stabilească dacă a fost produsă o zgârietură.
- Dacă eșantionul A poate fi zgâriat de eșantionul B, dar nu poate fi zgâriat de eșantionul C, atunci duritatea epruvetei A este cuprinsă între duritatea epruvetei B și a specimenului C.
Test de duritate Mohs: Când efectuați testul, așezați eșantionul necunoscut pe un blat și țineți-l ferm la loc cu o mână. Apoi așezați un punct al specimenului de referință pe o suprafață plană, nemarcată a specimenului necunoscut. Apăsați ferm eșantionul de referință împotriva necunoscutului și trageți-l în mod deliberat pe suprafața plană în timp ce apăsați ferm. Pentru a evita rănirea, trageți epruvetele cunoscut departe de corpul dvs. și paralel cu degetele care țin specimenul necunoscut.
Procedura de testare a durității Mohs
- Începeți prin a localiza o suprafață netedă, nescrisă pentru testare.
- Cu o mână, țineți ferm specimenul de duritate necunoscut pe un blat, astfel încât suprafața de testat să fie expusă și accesibilă. Blatul de masă acceptă specimenul și vă ajută să îl mențineți nemișcat pentru test.
- Țineți unul dintre exemplarele de duritate standard în cealaltă mână și așezați un punct al specimenului pe suprafața plană selectată a specimenului necunoscut.
- Apăsați cu fermitate punctul specimenului standard împotriva specimenului necunoscut și trageți ferm punctul specimenului standard pe suprafața epruvetei necunoscute.
- Examinați suprafața epruvetei necunoscute. Cu un deget, îndepărtați orice fragmente minerale sau pulbere produse. Testul a produs o zgârietură? Aveți grijă să nu confundați praful mineral sau reziduurile cu o zgârietură. O zgârietură va fi o tăietură distinctă pe suprafața minerală, nu o marcă pe suprafața care se șterge.
- Efectuați testul pentru a doua oară pentru a vă confirma rezultatele.
Sfaturi de testare a durității Mohs
- O listă de minerale în ordinea durității poate fi o referință la îndemână. Dacă stabiliți că un specimen are o duritate de Mohs 4, puteți obține rapid o listă cu minerale potențiale.
- Practica și experiența vă vor îmbunătăți abilitățile atunci când faceți acest test. Vei deveni mai rapid și mai încrezător.
- Dacă duritatea epruvetei necunoscute este de aproximativ 5 sau mai puțin, ar trebui să puteți produce o zgârietură fără prea mult efort. Cu toate acestea, dacă eșantionul necunoscut are o duritate de aproximativ 6 sau mai mare, atunci producerea unei zgârieturi va necesita o anumită forță. Pentru acele exemplare, țineți necunoscutul cu fermitate de masă, așezați eșantionul standard împotriva acesteia, apăsați ferm cu determinare, apoi mențineți presiune trageți lent modelul standard pe suprafața necunoscutului.
- Nu vă lăsați păcălit de un exemplar moale standard care produce o marcă pe un necunoscut greu. Acest semn este ca ceea ce o bucată de cretă produce pe o tablă. Se va șterge fără a lăsa o zgârietură. Ștergeți degetul pe suprafața testată. Dacă s-a produs o zgârietură, va exista o canelură vizibilă. Dacă marcajele se șterg, atunci nu se produce o zgârietură.
- Unele materiale dure sunt, de asemenea, foarte fragile. Dacă unul dintre exemplarele dvs. se rupe sau se prăbușește în loc să se zgârie, va trebui să fiți foarte atenți în timpul efectuării testului. Testarea eșantioanelor minuscule sau granulare poate fi dificilă.
- Unele exemplare conțin impurități. Dacă rezultatele testului dvs. nu sunt vizibil concludente sau dacă informațiile din testul dvs. nu sunt conforme cu alte proprietăți, nu ezitați să faceți din nou testul. Este posibil ca o bucată mică de cuarț (sau o altă impuritate) să fie încorporată într-unul dintre exemplarele tale.
- Nu vă lăsați neîncetat! Aceasta este o problemă foarte frecventă. Unii oameni freacă întâmplător un exemplar înainte și înapoi împotriva altuia și apoi caută un semn. Nu așa se face testul.Se realizează cu o singură mișcare determinată, cu scopul de a tăia o zgârietură.
- Ai grija. Când țineți eșantionul necunoscut de masă, poziționați-l astfel încât specimenul cunoscut să nu fie tras peste unul dintre degete.
- Acest test trebuie făcut pe o masă de laborator sau pe o bancă de lucru, cu o suprafață durabilă sau o acoperire de protecție. Nu faceți acest tip de testare pe mobilier fin.
- Testați particule minuscule sau boabe, așezându-le între două bucăți de mineral index și răzuindu-le împreună. Dacă boabele sunt mai dure decât mineralul indicat, se vor produce zgârieturi. Dacă boabele sunt mai moi, se vor preface.
Duritatea obiectelor comune
Unii utilizează câteva obiecte comune pentru testele de duritate rapidă. De exemplu, un geolog în domeniu ar putea purta întotdeauna un cuțit de buzunar. Cuțitul poate fi utilizat pentru un test de duritate rapidă pentru a determina dacă un specimen este mai dur sau mai moale decât Mohs 5 până la 6.5.
Înainte de a utiliza aceste obiecte ca instrumente de testare rapidă, este bine să le confirmăm duritatea. Unele cuțite au oțel mai greu decât altele. Testează-ți al tău și apoi îi știi duritatea.
Aceste obiecte comune pot fi utile și dacă nu aveți un set de minerale de referință. Am inclus cuarțul în această listă, deoarece este un mineral omniprezent. În câmp ești adesea la doar câțiva pași de o bucată de cuarț.
Mohs duritate alege: Selecțiile de duritate sunt ușor de utilizat. Au un stil de alamă și un "pick" din aliaj care este utilizat pentru testarea durității. Puneți punctul ascuțit al unei alegeri pe specimenul dvs. necunoscut și trageți-l pe suprafață. Acesta va produce fie o zgârietură, va aluneca pe suprafață sau va lăsa o urmă de metal. Acestea sunt furnizate cu o duritate de 2 (un punct de plastic), 3 (un punct de cupru) și 4 până la 9 (aliaje atent alese). Sunt excelente pentru testarea unor exemplare mici sau pentru testarea boabelor mici încorporate într-o stâncă. Aceste opțiuni de duritate sunt disponibile în magazin.
Culori de duritate
O alternativă la utilizarea mineralelor de referință pentru testare este un set de „picături de duritate”. Aceste picături au puncte metalice ascuțite pe care le puteți folosi pentru teste foarte precise. Alegerile permit mult mai mult control, iar punctele lor ascuțite pot fi folosite pentru a testa mici cereale minerale într-o rocă.
Picioarele ascuțite pot fi utilizate cu ușurință și pot produce o zgârietură dacă sunt mai grele decât epruveta testată sau lăsați în urmă o serie minusculă de metal dacă sunt mai moi. Examinați locul de testare cu o lentilă de mână pentru a vedea rezultatele testului dvs.
Am folosit picături de duritate și ne gândim că fac o treabă excelentă. Sunt mai ușor de utilizat și mai exacte decât testarea cu probe. Acestea pot fi reîncărcate atunci când se plictisesc. Singurul dezavantaj este prețul lor (aproximativ 80 USD pe set).
Mai greu decât diamantul, mai moale decât talcul?
Diamantul nu este cea mai grea substanță cunoscută, dar materialele care sunt mai grele sunt mult mai rare. Cercetătorii au raportat că nitrura de bor wurtzită și lonsdaleita pot fi mai grele decât diamantul.
Este puțin probabil să găsiți un mineral care este mai moale decât talcul. Cu toate acestea, câteva metale sunt mai moi. Acestea includ: cesiu, rubidiu, litiu, sodiu și potasiu. Probabil nu va trebui niciodată să le testați duritatea.
Mohs - Comparația durității Vickers: Acest grafic compară duritatea mineralelor index ale scării de duritate Mohs (o scară întreagă) cu duritatea lor Vickers (o scară continuă). Duritatea Mohs este o rezistență la zgârieturi, în timp ce duritatea Vickers este o rezistență la indentare sub presiune. Graficul arată diferența mare între duritatea Vunders a corindonului și a diamantului - care sunt doar o unitate între ele pe scala de duritate Mohs.
Scala de duritate Mohs în comparație cu alții
Când Friedrich Mohs și-a dezvoltat scala de duritate în 1812, erau foarte puține informații despre duritatea mineralelor. El a selectat pur și simplu zece minerale care variau în duritate și le-a plasat în mod arbitrar pe o scară întreagă de la 1 la 10. Era o scară relativă în care un mineral cu duritate necunoscută putea fi testat pe un grup de zece minerale index pentru a vedea unde se poziționează pe scara.
Scara Mohs a fost testul timpului și a fost folosită pe scară largă în întreaga lume de peste 200 de ani - în principal pentru că este ușor de făcut, ieftin și oamenii îl înțeleg rapid. Au fost concepute și alte teste de duritate, dar niciunul dintre acestea nu este utilizat la fel de larg.
O „duritate Mohs” este o comparație relativă la scară întreagă a „rezistenței la zgâriere”. Cele mai multe alte scale de duritate folosesc „rezistența la indentare sub un stylus la care se aplică o presiune specifică pentru o durată specifică de timp.” Deși aceste teste diferă de duritatea Mohs în procedura lor, toate sunt teste ale rezistenței la atomi care sunt dislocate din pozițiile lor prin presiune pe suprafața unui eșantion mineral.
Una dintre aceste scale este Scala de duritate Vickers. În testul Vickers, dimensiunea indentării este estimată microscopic și este utilizată pentru a calcula o valoare a durității. Valorile de duritate Vickers formează o scară continuă care oferă mai multe informații despre duritatea mineralelor în comparație cu valorile întregi ale scării Mohs. Un tabel care compară mineralele pe scară Mohs cu duritatea lor Vickers este prezentat aici împreună cu un grafic al datelor. Graficul arată că din punct de vedere al durității Vickers, lacunele dintre valorile întregi ale scării Mohs nu sunt uniforme în lățime. În plus, lacunele dintre mineralele cu o duritate mai mare de Mohs sunt mult mai ample decât cele dintre cele mai moi. În ceea ce privește duritatea Vickers, diamantul este mult mai greu decât corundul.
Cel mai bun mod de a afla despre minerale este să studiezi cu o colecție de exemplare mici pe care le poți gestiona, examina și observa proprietățile lor. În magazin se găsesc colecții ieftine de minerale.
Variații de duritate într-un singur mineral
Deși cărțile de referință și site-urile web de multe ori listează o singură duritate pentru fiecare mineral, multe minerale au duritate variabilă. Au duritate mai mare sau mai mică în funcție de direcția în care sunt zgâriate.
Un exemplu binecunoscut de mineral cu duritate variabilă este cianitul. Kianita apare frecvent în cristale în formă de lamă. Aceste cristale au o duritate de aproximativ 5 dacă sunt testate paralel cu axa lungă a cristalului și o duritate de aproximativ 7 dacă sunt testate paralel cu axa scurtă a unui cristal. De ce? Aceste direcții diferite întâlnesc medii de lipire diferite în cristalul de cianit. Legăturile care rezistă la zgâriere paralele cu axa lungă a cristalului pal sunt mai slabe decât cele întâlnite la zgârierea pe toată lățimea cristalului. Duritățile intermediare se întâlnesc în alte direcții.
Un alt exemplu este diamantul. Oamenii care au tăiat diamante au știut despre duritatea sa variabilă de sute de ani. Ei știu că paralel cu fețele de cristal octaedric, un cristal de diamant este aproape imposibil de văzut și foarte dificil de lustruit. Diamantul poate fi rupt în această direcție prin despicare, iar cea mai bună metodă de tăiere a acestuia în această direcție este cu ajutorul unui laser. Cea mai moale și cea mai bună direcție de a ferăstra sau a lustrui un cristal de diamant este paralelă cu fețele sale de cristal cubic. Aceste informații sunt cunoștințe critice pentru meșterii care planifică proiectarea unui diamant fațetat. Înțelegerea și lucrul cu acesta economisește timp, economisește bani și creează un produs mai bun, cu mai puține deșeuri.
Vremea poate influența, de asemenea, duritatea unui eșantion mineral. Vremea schimbă o compoziție de minerale, produsul de intemperii este de obicei mai moale decât materialul inițial. Atunci când se testează duritatea sau dunga sau alte proprietăți ale unui mineral, cea mai bună metodă de testare este pe o suprafață proaspăt spartă cu luciu preconizat care nu a fost expus la intemperii.
Despre testele de duritate
Testul de duritate dezvoltat de Friedrich Mohs a fost primul test cunoscut care a evaluat rezistența unui material la zgârieturi. Este un test comparativ foarte simplu, dar inexact. Poate simplitatea sa i-a permis să devină cel mai utilizat test de duritate.
De când s-a dezvoltat scara Mohs în 1812, au fost inventate multe teste de duritate diferite. Acestea includ teste realizate de Brinell, Knoop, Rockwell, Shore și Vickers. Fiecare dintre aceste teste folosește un mic „indenter” care se aplică materialului testat cu o cantitate de forță măsurată cu atenție. Apoi, dimensiunea sau adâncimea indentării și cantitatea de forță sunt utilizate pentru a calcula o valoare a durității.
Deoarece fiecare din aceste teste utilizează un aparat diferit și calcule diferite, ele nu pot fi comparate direct unele cu altele. Deci, dacă testul de duritate Knoop a fost făcut, numărul este de obicei raportat ca o "duritate Knoop". Din acest motiv, rezultatele testului de duritate Mohs trebuie, de asemenea, raportate ca o „duritate Mohs”.
De ce există atât de multe teste de duritate diferite? Tipul de test utilizat este determinat de mărimea, forma și alte caracteristici ale epruvetelor testate. Deși aceste teste sunt destul de diferite de testul Mohs, există o oarecare corelație între ele.
Duritate, duritate și forță
Când testați duritatea, nu uitați că testați „rezistența la zgârieturi”. În timpul testului, unele materiale ar putea eșua în alte moduri. Aceștia s-ar putea sparge, deforma sau sfărâma în loc să se zgârie. Materialele dure se rup adesea atunci când sunt supuse stresului. Aceasta este o lipsă de duritate. Alte materiale s-ar putea deforma sau se prăbuși atunci când sunt supuse stresului. Aceste materiale nu au rezistență. Rețineți întotdeauna că testați rezistența la zgârieturi. Nu vă lăsați păcălit de alte tipuri de defecțiuni în epruveta testată.
Utilizări pentru testele de duritate
Testul de duritate Mohs este utilizat aproape exclusiv pentru a determina duritatea relativă a epruvetelor minerale. Acest lucru se realizează ca parte a unei proceduri de identificare a mineralelor în teren, într-o sală de clasă sau într-un laborator atunci când sunt examinate eșantioane ușor de identificat sau când teste mai sofisticate nu sunt disponibile.
În industrie, alte teste de duritate sunt făcute pentru a determina potrivirea unui material pentru un proces industrial specific sau pentru o aplicație specifică de utilizare finală. Testarea durității se face și în procesele de fabricație pentru a confirma că tratamentele de întărire, cum ar fi recoacerea, temperarea, întărirea lucrărilor sau întărirea carcasei au fost efectuate conform specificațiilor.
Câteva note de ortografie
Scala de duritate Mohs este numită după inventatorul său, Friedrich Mohs. Aceasta înseamnă că nu este nevoie de un apostrof atunci când tastați numele testului. „Mohs” și „Mohs” sunt incorecte.
Google este cu adevărat inteligent în legătură cu aceste nume. Puteți chiar să tastați „Moes Hardness Scale” ca interogare și Google știe să returneze rezultatele pentru „Mohs Hardness Scale”. :-)