Mohs hårdhedsskala: Test af modstanden mod at blive ridset

Indhold

• Hvad er Mohs Hardness Scale?
• Gør sammenligninger med hårdhed
• Procedure for test af Mohs-hårdhed
• Tips til Mohs hårdhedstest
• Hårdhed af almindelige objekter
• Hårdhedsvalg
• Hårdere end Diamond, blødere end Talc?
• Mohs skala af hårdhed sammenlignet med andre
• Hårdhedsvariationer i et enkelt mineral
• Om hårdhedstest
• Hårdhed, hårdhed og styrke
• Anvendelser til hårdhedstest
• Nogle bemærkninger om stavemåde

Mohs hårdhedssæt: Et laboratorium Mohs Hardness Scale-sæt, der indeholder: (1) talkum; (2) gips; (3) kalsit; (4) fluorit; (5) apatite; (6) orthoclase; (7) kvarts; (8) topaz; og (9) korund. Diamant er ikke inkluderet i de fleste sæt for at holde omkostningerne nede. Et diamantprøve ville også være så lille, at det skulle monteres i et håndtag for at være nyttigt. Køb et mineralhårdhedsæt.

Hvad er Mohs Hardness Scale?

En af de vigtigste tests til identifikation af mineralprøver er Mohs Hardness Test. Denne test sammenligner resistensen af ​​et mineral til at blive ridset af ti referencemineraler kendt som Mohs Hardness Scale (se tabel til venstre). Testen er nyttig, fordi de fleste prøver af et givet mineral er meget tæt på den samme hårdhed. Dette gør hårdheden til en pålidelig diagnostisk egenskab for de fleste mineraler.

Friedrich Mohs, en tysk mineralog, udviklede skalaen i 1812. Han valgte ti mineraler med tydeligt forskellig hårdhed, der spænder fra et meget blødt mineral (talkum) til et meget hårdt mineral (diamant). Med undtagelse af diamant er mineralerne alle relativt almindelige og lette eller billige at få.

Gør sammenligninger med hårdhed

"Hårdhed" er et materiales modstand mod at blive ridset. Testen udføres ved at anbringe et skarpt punkt på et eksemplar på en umærket overflade på et andet prøve og forsøge at fremstille en rids. Her er de fire situationer, som du måske kan observere, når du sammenligner hårdheden af ​​to eksemplarer:

1. Hvis prøve A kan ridse prøve B, så er prøve A sværere end prøve B.


2. Hvis prøve A ikke ridser prøve B, så er prøve B hårdere end prøve A.


3. Hvis de to prøver er ens i hårdhed, vil de være relativt ineffektive ved at ridse hinanden. Der kan produceres små ridser, eller det kan være vanskeligt at afgøre, om der blev produceret en ridse.


4. Hvis prøve A kan ridses af prøve B, men det ikke kan ridses af prøve C, er hårdheden i prøve A mellem hårdheden i prøve B og prøve C.

Mohs hårdhedstest: Når testen udføres, skal du placere det ukendte prøve på en bordplade og holde det på plads med en hånd. Placer derefter et punkt i referenceprøven mod en plan, umærket overflade af det ukendte prøve. Tryk referenceprøven fast mod det ukendte, og træk det bevidst over den flade overflade, mens du trykker hårdt ned. For at undgå personskade skal du trække det kendte eksemplar væk fra din krop og parallelt med fingrene, der holder det ukendte prøve.

Procedure for test af Mohs-hårdhed

• Begynd med at lokalisere en glat, uspændt overflade til test.


• Hold prøven med ukendt hårdhed med en hånd fast mod en bordplade, så overfladen, der skal testes, er synlig og tilgængelig. Bordpladen understøtter prøven og hjælper dig med at holde det ubevægeligt til testen.


• Hold et af standardhårdhedsprøverne i den anden hånd, og anbring et punkt på dette prøve mod den valgte flade overflade på det ukendte prøve.


• Tryk fast punktet på standardprøven fast mod det ukendte prøve, og træk punktet med standardprøven fast overfladen af ​​det ukendte prøve.


• Undersøg overfladen på det ukendte prøve. Børst eventuelle mineralfragmenter eller pulver, der blev produceret, med en finger. Producerede testen en ridse? Pas på ikke at forveksle mineralpulver eller rester med en ridse. En ridse vil være et tydeligt notskår i mineraloverfladen, ikke et mærke på overfladen, der aftørres.


• Foretag testen endnu en gang for at bekræfte dine resultater.

Tips til Mohs hårdhedstest

• En liste over mineraler i rækkefølge af hårdhed kan være en praktisk reference. Hvis du bestemmer, at et eksemplar har en hårdhed på Mohs 4, kan du hurtigt få en liste over potentielle mineraler.


• Øvelse og erfaring vil forbedre dine evner, når du udfører denne test. Du bliver hurtigere og mere selvsikker.


• Hvis hårdheden af ​​det ukendte prøve er ca. 5 eller mindre, skal du være i stand til at producere en ridse uden meget anstrengelse. Hvis det ukendte prøve imidlertid har en hårdhed på ca. 6 eller derover, kræver det en vis kraft at producere en ridse. For disse prøver skal du holde det ukendte fast mod bordet, placere standardprøven mod det, tryk fast med bestemmelse, og hold derefter trykket langsomt, træk standardprøven hen over overfladen af ​​det ukendte.


• Bliv ikke narre af et blødt standardeksemplar, der producerer et mærke på en hård ukendt. Dette mærke er som det, som et stykke kritt producerer på en tavle. Den vil aftørres uden at efterlade en ridse. Tør fingeren hen over den testede overflade. Hvis der blev produceret en ridse, vil der være en synlig rille. Hvis mærker tørres væk, blev der ikke produceret en ridse.


• Nogle hårde materialer er også meget sprøde. Hvis et af dine prøver bryder eller smuldrer snarere end at ridse, skal du være meget forsigtig, mens du udfører testen. Test af små eller granulære prøver kan være vanskeligt.


• Nogle prøver indeholder urenheder. Hvis resultaterne af din test ikke er synlige, eller hvis oplysningerne fra din test ikke er i overensstemmelse med andre egenskaber, skal du ikke tøve med at udføre testen igen. Det er muligt, at et lille stykke kvarts (eller en anden urenhed) var indlejret i et af dine prøver.


• Bliv ikke wimpy! Dette er et meget almindeligt problem. Nogle mennesker gnager tilfældigt en prøve frem og tilbage mod en anden og kigger derefter efter et mærke. Det er ikke sådan, at testen udføres.Det gøres med en enkelt, bestemt bevægelse med målet at skære en ridse.


• Vær forsigtig. Når du holder det ukendte prøve mod bordet, skal du placere det, så det kendte prøve ikke trækkes hen over en af ​​dine fingre.


• Denne test skal udføres på et labbord eller arbejdsbænk med en holdbar overflade eller et beskyttende overtræk. Udfør ikke denne type test på fine møbler.


• Test små partikler eller korn ved at placere dem mellem to stykker af et indeksmineral og skrabe dem sammen. Hvis kornene er hårdere end indeksmineralet, produceres ridser. Hvis kornene er blødere, vil de smøre sig ud.

Hårdhed af almindelige objekter

Nogle mennesker bruger et par fælles objekter til hurtige hårdhedstest. For eksempel kan en geolog i marken altid have en lommekniv. Kniven kan bruges til en hurtig hårdhedstest for at bestemme, om en prøve er hårdere eller blødere end Mohs 5 til 6,5.

Før du bruger disse objekter som hurtige testværktøjer, er det en god ide at bekræfte deres hårdhed. Nogle knive har hårdere stål end andre. Test din, og så ved du dens hårdhed.

Disse almindelige objekter kan også være nyttige, hvis du ikke har et sæt referencemineraler. Vi inkluderede kvarts på denne liste, fordi det er et allestedsnærværende mineral. I marken er du ofte ikke mere end et par skridt væk fra et stykke kvarts.

Mohs hårdhed vælger: Hardhedsvalg er nemme at bruge. De har en messingstift og en "pick" af legeret, der bruges til hårdhedstest. Placer det skarpe punkt på en markering på dit ukendte prøve, og træk det hen over overfladen. Det vil enten producere en ridse, glide hen over overfladen eller efterlade et spor af metal. De leveres med en hårdhed på 2 (et plastikpunkt), 3 (et kobberpunkt) og 4 til 9 (omhyggeligt udvalgte legeringer). De er gode til at teste små prøver eller til at teste små kerner indlejret i en klippe. Disse hårdhedsvalg er tilgængelige i butikken.

Hårdhedsvalg

Et alternativ til at bruge referencemineraler til test er et sæt "hårdhedsoptagelser." Disse valg har skarpe metalpunkter, som du kan bruge til meget nøjagtig test. Valgene giver meget mere kontrol, og deres skarpe punkter kan bruges til at teste små mineralkorn i en klippe.

De skarpe markeringer kan bruges let og producerer enten en ridse, hvis de er sværere end prøven, der testes, eller efterlader et lille stykke metal, hvis de er blødere. Undersøg teststedet med en håndlinser for at se resultaterne af din test.

Vi har brugt hårdhedsvalg og synes, at de gør et godt stykke arbejde. De er lettere at bruge og mere nøjagtige end at teste med prøver. De kan omskærpes, når de trækker sig. Den eneste ulempe er deres pris (ca. $ 80 pr. Sæt).

Hårdere end Diamond, blødere end Talc?

Diamond er ikke det hårdeste stof, der er kendt, men de hårdere materialer er meget mere sjældne. Forskere har rapporteret, at wurtzitbornitrid og lonsdaleit kan være sværere end diamant.

Det er usandsynligt, at du finder et mineral, der er blødere end talkum. Dog er nogle få metaller blødere. Disse inkluderer: cæsium, rubidium, lithium, natrium og kalium. Du har sandsynligvis aldrig brug for at teste deres hårdhed.

Mohs - Vickers hårdhedssammenligning: Dette diagram sammenligner hårdheden af ​​indeksmineraler i Mohs-hårdhedsskalaen (en heltal skala) med deres Vickers-hårdhed (en kontinuerlig skala). Mohs hårdhed er en modstand mod at blive ridset, mens Vickers hårdhed er en modstand mod indrykk under pres. Grafen viser den store forskel mellem Vickers hårdhed af korund og diamant - som kun er en enhed fra hinanden på Mohs hårdhedsskala.

Mohs skala af hårdhed sammenlignet med andre

Da Friedrich Mohs udviklede sin hårdhedsskala i 1812, var der meget lidt information om mineralhårdhed tilgængelig. Han valgte simpelthen ti mineraler, der varierede i hårdhed og vilkårligt placerede dem på en heltal skala fra 1 til 10. Det var en relativ skala, hvor et mineral med ukendt hårdhed kunne testes mod en gruppe af ti indeksmineraler for at se, hvor det placerede sig på skalaen.

Mohs-skalaen har stået tidens prøve og har været vidt brugt i hele verden i over 200 år - hovedsageligt fordi den er let at gøre, billig og folk hurtigt forstår det. Andre hårdhedstest er udtænkt, men ingen af ​​dem er i så udbredt anvendelse.

En "Mohs-hårdhed" er en relativ heltal-sammenligning af "modstand mod at blive ridset." De fleste andre hårdhedsskalaer bruger "modstand mod indrykkelse under en stylus, hvortil der anvendes en bestemt mængde tryk i en bestemt tidsperiode." Selvom disse test adskiller sig fra Mohs hårdhed i deres procedure, de er alle tests af modstanden mod atomer, der løsnes fra deres positioner ved tryk mod overfladen af ​​et mineraleksemplar.

En af disse skalaer er Vickers Hardness Scale. I Vickers-testen estimeres størrelsen på fordybningen mikroskopisk og bruges til at beregne en hårdhedsværdi. Vickers-hårdhedsværdier danner en kontinuerlig skala, der giver mere information om hårdheden af ​​mineraler sammenlignet med heltalets værdier i Mohs-skalaen. Her vises en tabel, der sammenligner mineraler fra Mohs-skalaen med deres Vickers-hårdhed sammen med en graf over dataene. Grafen viser, at med hensyn til Vickers-hårdhed er afstanderne mellem heltalværdierne i Mohs-skalaen ikke ensartede i bredden. Derudover er hullerne mellem mineraler med højere Mohs-hårdhed meget bredere end mellem de blødere mineraler. Med hensyn til Vickers-hårdhed er diamant enormt hårdere end korund.

Den bedste måde at lære om mineraler er at studere med en samling af små prøver, som du kan håndtere, undersøge og observere deres egenskaber. Billig mineralsk samling er tilgængelig i butikken.

Hårdhedsvariationer i et enkelt mineral

Selvom referencebøger og websteder ofte viser en enkelt hårdhed for hvert mineral, har mange mineraler variabel hårdhed. De har større eller mindre hårdhed afhængigt af den retning, i hvilken de ridses.

Et velkendt eksempel på et mineral med variabel hårdhed er kyanit. Kyanit forekommer ofte i klingeformede krystaller. Disse krystaller har en hårdhed på ca. 5, hvis de testes parallelt med den lange akse af krystallen, og en hårdhed på ca. 7, hvis de testes parallelt med den korte akse af en krystal. Hvorfor? Disse forskellige retninger støder på forskellige bindingsmiljøer i kyanitkrystallen. Bindingerne, der modstår ridsning parallelt med den lange akse af den vinklede krystal, er svagere end dem, der opstår, når man ridser over krystallens bredde. Mellemhårdheder mødes i andre retninger.

Et andet eksempel er diamant. De mennesker, der skar diamanter, har vidst om dets varierende hårdhed i hundredvis af år. De ved, at en diamantkrystall parallelt med octahedralkrystallene er næsten umulig at save og meget vanskelig at polere. Diamanten kan brydes i denne retning ved spaltning, og den bedste metode til at skære den i denne retning er med en laser. Den blødeste og bedste retning til at save eller polere en diamantkrystall er parallel med dens kubiske krystalflader. Denne information er kritisk viden for håndværkere, der planlægger design af en facetteret diamant. At forstå det og arbejde med det sparer tid, sparer penge og skaber et bedre produkt med mindre spild.

Forvitring kan også påvirke hårdheden af ​​et mineraleksemplar. Forvitring ændrer en mineralsammensætning, hvor vejrproduktet normalt er blødere end det originale materiale. Når man tester hårdheden, striben eller anden egenskab ved et mineral, er den bedste måde at teste på en frisk brudt overflade med forventet glans, der ikke er udsat for vejrforhold.

Om hårdhedstest

Hårdhedstesten udviklet af Friedrich Mohs var den første kendte test til at vurdere modstandsdygtighed af et materiale overfor ridser. Det er en meget simpel, men inexakt komparativ test. Måske har dets enkelhed gjort det muligt at blive den mest anvendte hårdhedstest.

Siden Mohs Scale blev udviklet i 1812, er mange forskellige hårdhedstest opfundet. Disse inkluderer test af Brinell, Knoop, Rockwell, Shore og Vickers. Hver af disse tests bruger et lille "indenter", der påføres det materiale, der testes med en omhyggelig målt kraftmængde. Derefter bruges størrelsen eller dybden af ​​fordybningen og mængden af ​​kraft til at beregne en hårdhedsværdi.

Da hver af disse tests bruger et andet apparat og forskellige beregninger, kan de ikke direkte sammenlignes med hinanden. Så hvis Knoop-hårdhedstesten blev udført, rapporteres antallet normalt som en "Knoop-hårdhed." Af denne grund skal resultaterne af Mohs-hårdhedstest også rapporteres som en "Mohs-hårdhed."

Hvorfor er der så mange forskellige hårdhedstest? Den anvendte testtest bestemmes af størrelsen, formen og andre karakteristika for de prøver, der testes. Selvom disse tests er meget forskellige fra Mohs-testen, er der en vis sammenhæng mellem dem.

Hårdhed, hårdhed og styrke

Når du tester for hårdhed, skal du huske, at du tester "modstanden mod ridning". Under testen kan nogle materialer muligvis mislykkes på andre måder. De kunne bryde, deformere eller smuldre i stedet for at ridse. Hårde materialer går ofte i stykker, når de udsættes for stress. Dette er en mangel på sejhed. Andre materialer kan deformere eller smuldre, når de udsættes for stress. Disse materialer mangler styrke. Husk altid, at du tester for modstanden mod at blive ridset. Bliv ikke narre af andre former for fiasko i prøven, der testes.

Anvendelser til hårdhedstest

Mohs hårdhedstest bruges næsten udelukkende til at bestemme den relative hårdhed af mineraleksempler. Dette gøres som en del af en mineralidentifikationsprocedure i marken, i et klasseværelse eller på et laboratorium, når let identificerede prøver undersøges, eller hvor mere sofistikerede tests ikke er tilgængelige.

I industrien udføres andre hårdhedstest for at bestemme egnetheden af ​​et materiale til en specifik industriel proces eller en bestemt slutanvendelsesapplikation. Hårdhedsafprøvning udføres også i fremstillingsprocesser for at bekræfte, at hårdhedsbehandlinger som udglødning, temperering, arbejdshærdning eller saghårdning er blevet udført til specifikation.

Nogle bemærkninger om stavemåde

Mohs Hardness Scale er opkaldt efter sin opfinder, Friedrich Mohs. Dette betyder, at det ikke er nødvendigt med en apostrof, når man skriver navnet på testen. "Mohs" og "Mohs" er forkerte.

Google er virkelig smart om disse navne. Du kan endda skrive "Moes Hardness Scale" som en forespørgsel, og Google ved at returnere resultaterne for "Mohs Hardness Scale." :-)