Moho kietumo skalė: atsparumo įbrėžimams bandymas

Turinys

• Kas yra „Mohs“ kietumo skalė?
• Kietumo palyginimas
• Moho kietumo tikrinimo procedūra
• Moho kietumo tikrinimo patarimai
• Bendrųjų objektų kietumas
• Kietumas kirtikliai
• Sunkiau nei deimantas, minkštesnis už talką?
• Moho kietumo skalė, palyginti su kitomis
• Vieno mineralo kietumo variacijos
• Apie kietumo testus
• Kietumas, kietumas ir stiprumas
• Naudojimas kietumo bandymams
• Keletas pastabų dėl rašybos

„Mohs“ kietumo rinkinys: Laboratorinis „Mohs“ kietumo skalės rinkinys, kuriame yra: (1) talkas; (2) gipsas; (3) kalcitas; (4) fluoras; (5) apatitas; (6) ortoklazė; (7) kvarcas; (8) topazas; ir (9) korundas. Deimantas nėra įtrauktas į daugelį rinkinių, kad išlaidos būtų mažesnės. Taip pat deimantų pavyzdys būtų toks mažas, kad jį reikia sumontuoti rankenoje, kad būtų naudinga. Įsigykite mineralinio kietumo rinkinį.

Kas yra „Mohs“ kietumo skalė?

Vienas iš svarbiausių mineralinių egzempliorių identifikavimo testų yra Moho kietumo testas. Šis testas lygina mineralo atsparumą subraižymui dešimties pamatinių mineralų, žinomų kaip Moho kietumo skalė (žr. Lentelę kairėje). Testas yra naudingas, nes dauguma konkretaus mineralo bandinių kietumas yra labai panašus. Tai daro kietumą patikima daugelio mineralų diagnostine savybe.

1812 m. Skalę sukūrė vokiečių mineralogistas Friedrichas Mohas. Jis išrinko dešimt aiškiai skirtingo kietumo mineralų, kurie svyravo nuo labai minkšto mineralo (talko) iki labai kieto mineralo (deimanto). Mineralai, išskyrus deimantą, yra gana paplitę ir lengvai gaunami arba nebrangūs.

Kietumo palyginimas

„Kietumas“ yra medžiagos atsparumas subraižymui. Bandymas atliekamas padėjus aštrų vieno bandinio tašką ant nepažymėto kito bandinio paviršiaus ir bandant įbrėžti. Čia yra keturios situacijos, kurias galite pastebėti palyginę dviejų bandinių kietumą:

1. Jei A pavyzdys gali subraižyti B pavyzdį, tada A pavyzdys yra kietesnis nei B pavyzdys.


2. Jei A pavyzdys nesubraižo B pavyzdžio, tada B pavyzdys yra kietesnis nei A pavyzdys.


3. Jei abu bandiniai yra vienodo kietumo, tada jie bus gana neveiksmingi įbrėždami vienas kitą. Gali būti nedideli įbrėžimai arba gali būti sunku nustatyti, ar nebuvo įbrėžimų.


4. Jei A pavyzdį gali subraižyti B pavyzdys, bet jo negalima įbrėžti pagal C pavyzdį, A bandinio kietumas yra tarp B ir C bandinių kietumo.

Mocso kietumo testas: Atlikdami testą, nežinomą pavyzdį padėkite ant stalo viršaus ir tvirtai laikykite jį viena ranka. Tada etaloninio bandinio taškas uždedamas ant plokščio nepažymėto nežinomo bandinio paviršiaus. Tvirtai prispauskite etaloninį bandinį prie nežinomo ir tvirtai spausdami sąmoningai tempkite jį per plokščią paviršių. Norėdami išvengti sužalojimų, nuvilkite žinomą pavyzdį nuo savo kūno ir lygiagrečiai su pirštais, laikančiais nežinomą pavyzdį.

Moho kietumo tikrinimo procedūra

• Pradėkite bandymui surasti lygų, nenušlifuotą paviršių.


• Viena ranka tvirtai laikykite nežinomo kietumo pavyzdį prie stalo viršaus, kad bandomas paviršius būtų matomas ir prieinamas. Stalviršis palaiko pavyzdį ir padeda jį laikyti nejudinant bandymo.


• Laikykite vieną iš standartinių kietumo pavyzdžių kitoje rankoje ir uždėkite to bandinio tašką prie pasirinkto nežinomo bandinio lygaus paviršiaus.


• Tvirtai spauskite standartinio bandinio tašką prie nežinomo bandinio ir tvirtai tempkite standartinio bandinio tašką per nežinomo bandinio paviršių.


• Ištirkite nežinomo bandinio paviršių. Pirštu nuvalykite visus pagamintus mineralinius fragmentus ar miltelius. Ar testas įbrėžė? Būkite atsargūs ir nepainiokite mineralinių miltelių ar likučių su įbrėžimu. Įbrėžimas bus aiškus mineralinio paviršiaus griovelis, o ne žymė ant paviršiaus, kuris nušluos.


• Atlikite testą antrą kartą, kad patvirtintumėte rezultatus.

Moho kietumo tikrinimo patarimai

• Mineralų sąrašas pagal kietumą gali būti naudinga nuoroda. Jei nustatysite, kad mėginio kietumas yra „Mohs 4“, galite greitai gauti galimų mineralų sąrašą.


• Praktika ir patirtis pagerins jūsų sugebėjimus atliekant šį testą. Jūs tapsite greitesni ir labiau pasitikintys savimi.


• Jei nežinomo bandinio kietumas yra maždaug 5 ar mažesnis, turėtumėte sugebėti įbrėžti be didelių pastangų. Tačiau jei nežinomo bandinio kietumas yra maždaug 6 ar didesnis, įbrėžimui sukurti reikės tam tikros jėgos. Šiems bandiniams nežinomąjį tvirtai laikykite prie stalo, standartinį bandinį padėkite prie jo, tvirtai paspauskite tvirtai, tada slėgį palaikydami lėtai, standartinį bandinį vilkite per nežinomojo paviršių.


• Neapsigaukite dėl minkšto standartinio pavyzdžio, žyminčio sunkų nežinomąjį. Tas ženklas yra tarsi kreidos gabalas ant lentos. Jis nušluos nepalikdamas įbrėžimo. Pirštu nušluostykite patikrintą paviršių. Jei buvo įbrėžimas, bus matomas griovelis. Jei žymės išnyko, įbrėžimas nebuvo padarytas.


• Kai kurios kietos medžiagos taip pat yra labai trapios. Jei vienas iš jūsų egzempliorių lūžta ar subyra, o ne subraižomas, atlikdami testą turėsite būti labai atsargūs. Gali būti sunku išbandyti mažus ar granuliuotus pavyzdžius.


• Kai kuriuose bandiniuose yra priemaišų. Jei jūsų testo rezultatai nėra akivaizdžiai įtikinami arba jei jūsų bandymo informacija neatitinka kitų savybių, nedvejodami atlikite testą dar kartą. Gali būti, kad į vieną iš jūsų pavyzdžių buvo įdėtas nedidelis kvarco gabalėlis (arba kitas nešvarumas).


• Nebūk gudrus! Tai labai dažna problema. Kai kurie žmonės atsitiktinai trina vieną egzempliorių pirmyn ir atgal prieš kitą ir tada ieško žymės. Testas nėra toks.Tai atliekama vienu ryžtingu judesiu, siekiant nukirsti įbrėžimą.


• Būk atsargus. Laikydami nežinomą pavyzdį prie stalo, padėkite jį taip, kad žinomas pavyzdys nebūtų ištrauktas per vieną iš jūsų pirštų.


• Šis testas turėtų būti atliekamas ant laboratorijos stalo ar darbo stendo su patvariu paviršiumi arba apsaugine danga. Neatlikite šio tipo bandymų su baldais.


• Patikrinkite mažas daleles ar grūdus, įdėdami juos tarp dviejų mineralinio indekso dalių ir grandydami. Jei grūdai yra kietesni už mineralinį indeksą, susidarys įbrėžimai. Jei grūdai yra minkštesni, jie suteps.

Bendrųjų objektų kietumas

Kai kurie žmonės, norėdami greitai atlikti kietumą, naudoja kelis įprastus objektus. Pavyzdžiui, lauko geologas visada gali nešiotis kišeninį peilį. Peilis gali būti naudojamas greitam kietumo bandymui, kad būtų galima nustatyti, ar bandinys kietesnis ar minkštesnis nei Mohs 5–6,5.

Prieš naudojant šiuos objektus kaip greito testavimo įrankius, reikėtų patvirtinti jų kietumą. Kai kurie peiliai yra kietesnio plieno nei kiti. Pasitikrink savo ir tada žinosi jo kietumą.

Šie bendrieji objektai taip pat gali būti naudingi, jei neturite pamatinių mineralų rinkinio. Į šį sąrašą mes įtraukėme kvarcą, nes tai visur esantis mineralas. Lauke dažnai esi ne daugiau kaip keli žingsniai nuo kvarco gabalo.

Momo kietumas: Kietumo kirtiklius lengva naudoti. Jie turi žalvario plunksną ir lydinio „rinkinį“, kuris naudojamas kietumui tikrinti. Ant nežinomo pavyzdžio uždėkite aštrų rinkinio tašką ir vilkite jį per paviršių. Tai arba įbrėžimą suduos, paslys per paviršių, arba paliks metalo pėdsakų. Jie tiekiami pagal 2 (plastiko taško), 3 (vario taško) ir nuo 4 iki 9 (kruopščiai parinktų lydinių) kietumą. Jie puikiai tinka išbandyti mažus egzempliorius arba išbandyti mažus grūdus, įterptus į uolą. Šiuos kietumo rinkinius galite rasti parduotuvėje.

Kietumas kirtikliai

Alternatyva standartinių mineralų naudojimui bandymams yra „kietumo pavyzdžių rinkinys“. Šie kirtikliai turi aštrius metalinius taškus, kuriuos galite naudoti labai tiksliam testavimui. Mėgintuvėliai leidžia daug geriau valdyti, o aštrūs jų taškai gali būti naudojami norint patikrinti mažus mineralinius grūdus uolienoje.

Aštriais kirtikliais galima lengvai naudotis ir jie gali įbrėžti, jei jie yra kietesni nei bandomasis, arba palikti mažesnį metalo ruožą, jei jie minkštesni. Apžiūrėkite bandymo vietą rankiniu lęšiu, kad pamatytumėte bandymo rezultatus.

Mes panaudojome kietumo pavyzdžius ir galvojame, kad jie daro puikų darbą. Jie yra lengviau naudojami ir tikslesni nei bandymai su pavyzdžiais. Jie gali pasidaryti iš naujo, kai sutemsta. Vienintelis neigiamas aspektas yra jų kaina (apie 80 USD už rinkinį).

Sunkiau nei deimantas, minkštesnis už talką?

Deimantas nėra pati sunkiausia žinoma medžiaga, tačiau kietesnės medžiagos yra daug retesnės. Tyrėjai pranešė, kad wurtzite boro nitridas ir lonsdaleite gali būti kietesni nei deimantas.

Vargu ar rasite mineralą, švelnesnį už talką. Tačiau keli metalai yra minkštesni. Tai apima: cezį, rubidį, ličio, natrio ir kalio. Jums tikriausiai niekada nereikės tikrinti jų kietumo.

„Mohs“ - „Vickers“ kietumo palyginimas: Ši diagrama lygina Moho kietumo skalės (sveikasis skaičius) indekso mineralų kietumą su jų Vickerso kietumu (ištisinė skalė). Mocso kietumas yra atsparumas subraižymui, o Vickerso kietumas yra atsparumas įbrėžimams esant slėgiui. Grafike parodytas didelis skirtumas tarp Vickerso korundo ir deimantų kietumo, kurie yra tik vienas matas pagal Moho kietumo skalę.

Moho kietumo skalė, palyginti su kitomis

Kai 1812 m. Friedrichas Mohas sukūrė savo kietumo skalę, informacijos apie mineralų kietumą buvo labai mažai. Jis tiesiog atrinko dešimt mineralų, kurių kietumas buvo skirtingas, ir savavališkai juos išdėstė sveikojo skaičiaus skalėje nuo 1 iki 10. Tai buvo santykinė skalė, kurios metu nežinomo kietumo mineralas galėjo būti išbandytas su dešimties indekso mineralų grupe, kad būtų galima pamatyti, kur jis yra skalė.

Moho skalė yra laiko išbandymas ir plačiai naudojama visame pasaulyje daugiau nei 200 metų - daugiausia todėl, kad ji yra lengvai padaryta, nebrangi ir žmonės greitai ją supranta. Buvo sukurti kiti kietumo testai, tačiau nė vienas iš jų nėra plačiai naudojamas.

„Mocso kietumas“ yra santykinis „atsparumo įbrėžimams“ sveikų skaičių palyginimas. Daugelyje kitų kietumo skalių naudojamas „atsparumas įbrėžimams po rašikliu, kuriam tam tikrą laiką taikomas tam tikras slėgis.“ šie bandymai skiriasi nuo Moho kietumo savo procedūra, jie visi yra atsparumo atomams, kurie yra išstumti iš savo pozicijų slėgio prieš mineralinio bandinio paviršių, bandymai.

Viena iš šių svarstyklių yra „Vickers Hardness“ skalė. Atliekant Vickers testą, įdubos dydis mikroskopiškai įvertinamas ir naudojamas kietumo vertei apskaičiuoti. Vickerio kietumo vertės sudaro ištisinę skalę, kuri suteikia daugiau informacijos apie mineralų kietumą, palyginti su sveikomis Moho skalės reikšmėmis. Čia parodyta lentelė, kurioje Moho skalės mineralai lyginami su jų Vickersio kietumu, kartu su duomenų diagrama. Diagrama rodo, kad atsižvelgiant į Vickersio kietumą, spragos tarp Moso skalės sveikųjų skaičių nėra vienodo pločio. Be to, atotrūkiai tarp aukštesnio Moho kietumo mineralų yra daug didesni nei tarp minkštesnių mineralų. Pagal „Vickers“ kietumą deimantas yra nepaprastai kietas nei korundas.

Geriausias būdas sužinoti apie mineralus yra mokytis iš mažų pavyzdžių, kuriuos galite tvarkyti, ištirti ir stebėti jų savybes. Nebrangios mineralų kolekcijos yra parduotuvėje.

Vieno mineralo kietumo variacijos

Nors žinynuose ir interneto svetainėse dažnai pateikiamas kiekvieno kietųjų mineralų kietumas, daugelio mineralų kietumas kinta. Jie turi didesnį ar mažesnį kietumą, priklausomai nuo to, kuria kryptimi jie yra subraižomi.

Gerai žinomas kintamo kietumo mineralas yra kianitas. Kianitas dažnai būna ašmenų formos kristaluose. Šių kristalų kietumas yra apie 5, jei jie bandomi lygiagrečiai ilgai kristalo ašiai, ir apie 7, jei jie yra testuojami lygiagrečiai kristalo trumpai ašiai. Kodėl? Šios skirtingos kryptys kianito kristale susiduria su skirtinga klijavimo aplinka. Ryšiai, kurie yra atsparūs subraižymui, lygiagrečiai ilgam peiliuoto kristalo ašiai, yra silpnesni nei tie, kurie susidaro įbrėžant per visą kristalo plotį. Tarpinis kietumas kyla kitomis kryptimis.

Kitas pavyzdys yra deimantas. Žmonės, kurie pjaustė deimantus, šimtus metų žinojo apie kintamą jo kietumą. Jie žino, kad lygiagrečiai oktaedriniams kristalų paviršiams deimantų kristalų beveik neįmanoma pamatyti ir juos labai sunku šlifuoti. Deimantą šia kryptimi galima sulaužyti suskaldant, o geriausias būdas pjaustyti šia kryptimi yra lazeriu. Minkščiausia ir geriausia deimantų kristalo pjaustymo ar poliravimo kryptis yra lygiagreti jo kubiniams kristalų paviršiams. Ši informacija yra labai svarbi amatininkams, planuojantiems briaunoto deimanto dizainą. Tai suprantant ir dirbant su juo, taupomas laikas, taupomi pinigai ir sukuriamas geresnis produktas su mažiau atliekų.

Orai gali paveikti ir mineralinio bandinio kietumą. Dėl oro sąlygų pasikeičia mineralų sudėtis, o oro sąlygos paprastai būna minkštesnės nei originalios. Testuojant mineralo kietumą, ruožą ar kitas savybes, geriausia tai atlikti ant ką tik sulaužyto paviršiaus su tikėtinu blizgesiu, kuris nebuvo veikiamas oro sąlygų.

Apie kietumo testus

Kietumo testas, kurį sukūrė Friedrichas Mohsas, buvo pirmasis žinomas bandymas įvertinti medžiagos atsparumą įbrėžimams. Tai labai paprastas, bet netikslus palyginamasis testas. Galbūt dėl ​​savo paprastumo jis tapo plačiausiai naudojamu kietumo testu.

Nuo tada, kai 1812 m. Buvo sukurta „Mohs“ skalė, buvo išrastas daugybė skirtingų kietumo testų. Tai apima Brinell, Knoop, Rockwell, Shore ir Vickers testus. Kiekviename iš šių bandymų naudojamas mažas įdubimas, kuris bandomajai medžiagai uždedamas kruopščiai išmatuotu jėgos kiekiu. Tada kietumo vertei apskaičiuoti naudojamas įdubimo dydis arba gylis ir jėgos kiekis.

Kadangi kiekvienam iš šių bandymų naudojamas skirtingas aparatas ir skirtingi skaičiavimai, jų negalima tiesiogiai palyginti. Taigi, jei buvo atliktas „Knoop“ kietumo testas, šis skaičius paprastai nurodomas kaip „Knoop kietumas“. Dėl šios priežasties Mohs kietumo bandymo rezultatai taip pat turėtų būti nurodomi kaip „Mohs kietumas“.

Kodėl yra tiek daug skirtingų kietumo testų? Naudojamas bandymo tipas nustatomas pagal tiriamų pavyzdžių dydį, formą ir kitas savybes. Nors šie testai labai skiriasi nuo Mohso testų, tarp jų yra tam tikras ryšys.

Kietumas, kietumas ir stiprumas

Tikrindami kietumą, atminkite, kad jūs išbandote „atsparumą įbrėžimams“. Bandymo metu kai kurios medžiagos gali sugesti kitaip. Užuot subraižę, jie gali sulūžti, deformuotis ar trupėti. Kietos medžiagos dažnai suskaidomos, kai patiria stresą. Tai yra tvirtumo stoka. Padarius stresą, kitos medžiagos gali deformuotis ar trupėti. Šioms medžiagoms trūksta stiprumo. Visada atminkite, kad bandote atsparumą įbrėžimams. Neapsigaukite dėl kitų tipų bandymo gedimų.

Naudojimas kietumo bandymams

Moho kietumo testas beveik išimtinai naudojamas mineralinių bandinių santykiniam kietumui nustatyti. Tai atliekama kaip mineralų identifikavimo procedūros dalis lauke, klasėje arba laboratorijoje, kai tiriami lengvai atpažįstami bandiniai arba kai nėra sudėtingesnių tyrimų.

Pramonėje atliekami kiti kietumo testai, siekiant nustatyti medžiagos tinkamumą konkrečiam pramonės procesui ar konkrečiam galutinio naudojimo tikslui. Kietumo bandymai taip pat atliekami gamybos procesuose, siekiant patvirtinti, kad kietėjimo būdai, tokie kaip grūdinimas, grūdinimas, darbinis ar korpuso kietinimas, buvo atlikti pagal specifikaciją.

Keletas pastabų dėl rašybos

„Mohs“ kietumo skalė pavadinta jos išradėjo Friedricho Mohso vardu. Tai reiškia, kad įrašant bandymo pavadinimą apostrofas nereikalingas. „Mohs“ ir „Mohs“ yra neteisingi.

„Google“ yra protinga dėl šių vardų. Jūs netgi galite įvesti „Moes Hardness Scale“ kaip užklausą, o „Google“ žino, kad grąžins „Mohs Hardness Scale“ rezultatus. :-)