Mohsova lestvica trdote: Preizkušanje odpornosti na praske

Vsebina

• Kaj je Mohsova lestvica trdote?
• Primerjava trdote
• Postopek Mohsovega preizkusa trdote
• Mohsovi nasveti za testiranje trdote
• Trdota skupnih predmetov
• Trdota izbira
• Težji kot Diamond, mehkejši kot Talc?
• Mohsova lestvica trdote v primerjavi z drugimi
• Odstopanja trdote v enem samem mineralu
• O testih trdote
• Trdota, žilavost in trdnost
• Uporabe za teste trdote
• Nekaj ​​opomb o črkovanju

Mohsov trdotni komplet: Laboratorijski komplet Mohsove lestvice trdote, ki vsebuje: (1) talk; (2) mavec; (3) kalcit; (4) fluorit; (5) apatit; (6) ortoklaza; (7) kremen; (8) topaz; in (9) korund. Diamant ni vključen v večino kompletov, da bi znižal stroške. Tudi diamantni vzorec bi bil tako majhen, da bi ga morali uporabiti v ročaju, da bi bil uporaben. Kupite komplet mineralne trdote.

Kaj je Mohsova lestvica trdote?

Eden najpomembnejših testov za identifikacijo mineralnih vzorcev je Mohsov test trdote. Ta test primerja odpornost minerala proti praskanju z desetimi referenčnimi minerali, znanimi kot Mohsova lestvica trdote (glej tabelo na levi). Test je uporaben, ker je večina vzorcev danega minerala zelo blizu enake trdote. Zaradi tega je trdota zanesljiva diagnostična lastnost večine mineralov.

Friedrich Mohs, nemški mineralog, je lestvico razvil leta 1812. Izbral je deset mineralov izrazito različne trdote, ki so segale od zelo mehkega minerala (talka) do zelo trdega minerala (diamant). Z izjemo diamanta so vsi minerali razmeroma pogosti in jih je enostavno dobiti ali poceni dobiti.

Primerjava trdote

"Trdota" je odpornost materiala na praskanje. Preskus se opravi tako, da se en primer vzorec na neoznačeno površino drugega vzorca namesti in poskuša ustvariti praske. Tukaj so štiri situacije, ki jih lahko opazite pri primerjavi trdote dveh vzorcev:

1. Če lahko vzorec A opraska vzorec B, potem je vzorec A težji od vzorca B.


2. Če vzorec A ne opraska vzorca B, potem je vzorec B težji od vzorca A.


3. Če sta oba vzorca po trdnosti enaka, bosta pri praskanju drug drugega relativno neučinkovita. Lahko nastanejo majhne praske ali je težko ugotoviti, ali je nastala praska.


4. Če lahko vzorec A opraskamo, vendar ga ne more opraskati vzorec C, je trdota vzorca A med trdoto vzorca B in vzorca C.

Mohsov test trdote: Med preskusom neznani vzorec položite na mizo in ga z eno roko trdno držite na mestu. Nato postavite točko referenčnega vzorca na ravno, neoznačeno površino neznanega vzorca. Referenčni vzorec trdno pritisnite ob neznano in ga namerno povlecite po ravni površini, medtem ko močno pritisnete. Da se izognete poškodbam, povlecite znani primerek stran od telesa in vzporedno s prsti, ki držijo neznani primerek.

Postopek Mohsovega preizkusa trdote

• Začnite z iskanjem gladke, neokrnjene površine za testiranje.


• Z eno roko pritrdite vzorec neznane trdote trdno ob mizo, da je površina, ki jo je treba preskusiti, izpostavljena in dostopna. Namizna plošča podpira vzorec in vam pomaga, da ga držite negibno za test.


• V drugi roki držite enega od standardnih vzorcev trdote in postavite točko vzorca ob izbrano ravno površino neznanega vzorca.


• Trdno pritisnite točko standardnega vzorca na neznani vzorec in trdno povlecite točko standardnega vzorca po površini neznanega vzorca.


• Preglejte površino neznanega vzorca. S prstom počistite vse nastale mineralne delce ali prah. Je test ustvaril praske? Pazite, da mineralnega prahu ali ostankov ne zamenjate s praskami. Praska bo izrazit utor na površini minerala in ne oznaka na površini, ki se obriše.


• Za potrditev rezultatov drugič izvedite test.

Mohsovi nasveti za testiranje trdote

• Seznam mineralov po vrstnem redu trdote je lahko priročnik. Če ugotovite, da ima vzorec trdoto Mohs 4, lahko hitro dobite seznam potencialnih mineralov.


• Vadba in izkušnje bodo izboljšale vaše sposobnosti pri izvajanju tega testa. Postali boste hitrejši in bolj samozavestni.


• Če je trdota neznanega vzorca približno 5 ali manj, bi morali brez večjih naporov ustvariti praske. Če pa ima neznani vzorec trdoto približno 6 ali večjo, bo za izdelavo praske potrebna nekaj sile. Pri teh vzorcih neznano trdno držite ob mizi, namestite standardni vzorec ob njej, odločno pritisnite, nato pa držite pritisk, da standardni primerek počasi povlecite po površini neznanega.


• Ne zavajajte se z mehkim standardnim primerkom, ki na trdi neznanki piše znamko. Ta znamka je podobna tistemu, kar košček krede proizvede na tabli. Izbrisal se bo, ne da bi pustil praske. S prstom obrišite preizkušeno površino. Če je nastala praska, bo viden utor. Če se znamke obrišejo, praska ni nastala.


• Nekateri trdi materiali so tudi zelo krhki. Če se kateri od vaših primerkov lomi ali drobi, namesto da se praska, boste morali biti pri pregledu zelo previdni. Preizkušanje drobnih ali zrnatih vzorcev je lahko težavno.


• Nekateri vzorci vsebujejo nečistoče. Če rezultati vašega preskusa niso vidno prepričljivi ali če podatki iz vašega testa niso v skladu z drugimi lastnostmi, ne odlašajte znova. Možno je, da je bil majhen košček kremena (ali druge nečistoče) vstavljen v enega od vaših primerkov.


• Ne bodi muhast! To je zelo pogosta težava. Nekateri priložnostno podrgnejo en primerek naprej in nazaj ob drugega in nato iščejo znamko. Tako se ne izvaja test.Izvaja se z enim samim določenim gibanjem s ciljem, da se odreže praska.


• Bodi previden. Ko neznani primerek držite za mizo, ga postavite tako, da se znani primerek ne bo potegnil čez enega od vaših prstov.


• Ta preskus je treba opraviti na laboratorijski mizi ali delovni mizi z obstojno površino ali zaščitno prevleko. Ne izvajajte te vrste testiranja na finem pohištvu.


• Preskusite drobne delce ali zrna, tako da jih položite med dva kosa indeksnega minerala in jih strgate. Če so zrna trša od indeksa, bodo nastale praske. Če so zrna mehkejša, se razmažejo.

Trdota skupnih predmetov

Nekateri uporabljajo nekaj običajnih predmetov za hitro testiranje trdote. Na primer, geolog na terenu lahko vedno nosi žepni nož. Nož je mogoče uporabiti za hiter preizkus trdote, da se ugotovi, ali je vzorec trši ali mehkejši od Mohsa 5 do 6,5.

Preden uporabite te predmete kot orodja za hitro testiranje, je dobro, da potrdite njihovo trdoto. Nekateri noži imajo trše jeklo kot drugi. Preizkusite svojo in potem spoznate njeno trdoto.

Ti skupni predmeti so lahko tudi koristni, če nimate nabora referenčnih mineralov. Na ta seznam smo vključili kremen, ker je vseprisotni mineral. Na terenu ste pogosto le nekaj korakov stran od koščka kremena.

Mohsova trdota: Izbira trdote je enostavna za uporabo. Imajo medeninasto pisalo in "nabiralnik" zlitine, ki se uporablja za testiranje trdote. Na neznani vzorec položite ostro točko krama in ga povlecite po površini. To bo ustvarilo praske, drsi po površini ali pustilo kovino. Na voljo so s trdoto od 2 (plastična točka), 3 (bakrena točka) in 4 do 9 (skrbno izbrane zlitine). Odlični so za testiranje majhnih primerkov ali za testiranje majhnih zrn, vgrajenih v skalo. Ti trdoti so na voljo v trgovini.

Trdota izbira

Druga možnost za uporabo referenčnih mineralov za testiranje je niz "nabiranja trdote". Ti kraki imajo ostre kovinske točke, ki jih lahko uporabite za zelo natančno testiranje. Krapi omogočajo veliko več nadzora, njihove ostre točke pa se lahko uporabijo za preskušanje majhnih mineralnih zrn v skali.

Ostre krame je mogoče enostavno uporabiti in ustvariti praske, če so težje od preizkušenega vzorca ali za seboj puščajo droben kovinski trak, če so mehkejši. Z ročno lečo preglejte testno mesto, da vidite rezultate svojega testa.

Izkoristili smo trdo ploščo in menimo, da odlično opravljajo delo. Je enostavnejša za uporabo in natančnejša od testiranja z vzorci. Ko se dolgočasijo, jih je mogoče ponovno ojačati. Edina slaba stran je njihova cena (približno 80 dolarjev za komplet).

Težji kot Diamond, mehkejši kot Talc?

Diamant ni najtežja znana snov, vendar so materiali, ki so trši, veliko bolj redki. Raziskovalci so poročali, da sta wurtzitov bor nitrid in lonsdaleit lahko težji od diamanta.

Malo je verjetno, da boste našli mineral, ki je mehkejši od smukca. Vendar je nekaj kovin mehkejše. Sem spadajo: cezij, rubidij, litij, natrij in kalij. Verjetno vam nikoli ne bo treba preizkušati njihove trdote.

Mohs - Vickersova primerjava trdote: Ta grafikon primerja trdoto indeksnih mineralov Mohsove lestvice trdote (celoštevilčna lestvica) in njihove Vickersove trdote (neprekinjena lestvica). Mohsova trdota je odpornost proti praskanju, medtem ko je Vickersova trdota odpornost na vdolbine pod pritiskom. Graf prikazuje veliko razliko med Vickersovo trdoto korunda in diamanta, ki sta na Mohsovi lestvici trdote le ena enota.

Mohsova lestvica trdote v primerjavi z drugimi

Ko je Friedrich Mohs leta 1812 razvil svojo lestvico trdote, je bilo na voljo zelo malo informacij o mineralni trdoti. Preprosto je izbral deset mineralov, ki so se spreminjali po trdoti in jih poljubno umestili v celoštevilčno lestvico od 1 do 10. To je bila relativna lestvica, v kateri je bilo mogoče mineral neznane trdote preizkusiti glede na skupino desetih indeksnih mineralov, da bi videl, kje se nahaja lestvico.

Mohsova lestvica je prestala preizkus časa in se že 200 let pogosto uporablja po vsem svetu - predvsem zato, ker je preprost, poceni in ljudje ga hitro razumejo. Oblikovani so bili tudi drugi preizkusi trdote, vendar nobeden od njih ni tako razširjen.

"Mohsova trdota" je sorazmerna celostna primerjava "odpornosti proti praskanju". Večina drugih lestvic trdote uporablja "odpornost proti vdolbinici pod pisalom, na katerega se določena količina tlaka uporablja za določeno časovno obdobje." ti preskusi se razlikujejo od Mohosove trdote v njihovem postopku, vsi so preskusi odpornosti atomov, ki jih s svojega položaja odstranjujejo s pritiska na površino mineralnega vzorca.

Ena izmed teh lestvic je lestvica Vickersove trdote. V Vickersovem testu je velikost vdolbine mikroskopsko ocenjena in uporabljena za izračun vrednosti trdote. Vickersove vrednosti trdote tvorijo stalno lestvico, ki zagotavlja več informacij o trdoti mineralov v primerjavi s celoštevilčnimi vrednostmi Mohsove lestvice. Tabela, ki primerja minerale Mohsove lestvice in trdote po Vickersu, je prikazana tukaj, skupaj z grafom podatkov. Iz grafa je razvidno, da glede na Vickersovo trdoto vrzeli med celoštevilčnimi vrednostmi Mohsove lestvice niso enake po širini. Poleg tega so vrzeli med minerali višje Mohsove trdote veliko širše od tistih med mehkejšimi minerali. Diamant je glede na Vickersovo trdoto izjemno trdi kot korund.

Najboljši način za spoznavanje mineralov je preučevanje z zbirko majhnih primerkov, s katerimi lahko ravnate, pregledujete in opazujete njihove lastnosti. V trgovini so na voljo poceni zbirke mineralov.

Odstopanja trdote v enem samem mineralu

Čeprav referenčne knjige in spletna mesta pogosto navajajo eno trdoto za vsak mineral, imajo mnogi minerali spremenljivo trdoto. Imajo večjo ali manjšo trdoto, odvisno od smeri, v katerem se opraskajo.

Dobro znan mineral minerala s spremenljivo trdoto je kyanit. Kvanit se pogosto pojavlja v kristalih v obliki rezila. Trdnost teh kristalov je približno 5, če se preskušajo vzporedno z dolgo osjo kristala, in trdota približno 7, če se preskušajo vzporedno s kratko osjo kristala. Zakaj? Te različne smeri se srečujejo z različnimi okolji vezi v kyanitnem kristalu. Vezi, ki se upirajo praskanju vzporedno z dolgo osjo rezanega kristala, so šibkejše od tistih, ki se srečujejo pri praskanju po širini kristala. Vmesne trdote se srečujejo v drugih smereh.

Drug primer je diamant. Ljudje, ki so rezali diamante, že stoletja poznajo njeno spremenljivo trdoto. Vemo, da je vzporedno z obličjem oktaedrskega kristala diamantni kristal skoraj nemogoče videti in ga je težko polirati. Diamant se lahko v tej smeri lomi s cepitvijo, najboljša metoda za rezanje v tej smeri pa je z laserjem. Najmehkejša in najboljša smer žaganja ali poliranja diamantnega kristala je vzporedna s pločevinami kubičnega kristala. Te informacije so ključnega znanja za obrtnike, ki načrtujejo oblikovanje fasetiranega diamanta. Razumevanje in delo z njim prihrani čas, prihrani denar in ustvari boljši izdelek z manj odpadkov.

Vremevanje lahko vpliva tudi na trdoto mineralnega vzorca. Vremensko spreminjanje sestave mineralov je z vremenskim vplivom običajno mehkejše od prvotnega materiala. Pri preskušanju trdote ali črte ali druge lastnosti minerala je najboljši način za preskušanje na sveže razbitih površinah s pričakovanim leskam, ki niso bili izpostavljeni vremenskim vplivom.

O testih trdote

Test trdote, ki ga je razvil Friedrich Mohs, je bil prvi znan test za oceno odpornosti materiala na praskanje. Gre za zelo preprost, a natančen primerjalni test. Morda mu je preprostost omogočila, da postane najbolj razširjen test trdote.

Ker je bila Mohsova lestvica razvita leta 1812, je bilo izumljenih veliko različnih preizkusov trdote. Sem spadajo testi Brinell, Knoop, Rockwell, Shore in Vickers. Vsak od teh testov uporablja majhen "vložek", ki se na material, ki se preskuša, nanese s skrbno odmerjeno količino sile. Nato se za izračun vrednosti trdote uporabi velikost ali globina vdolbine in količina sile.

Ker vsak od teh testov uporablja drugačen aparat in različne izračune, jih ni mogoče neposredno primerjati. Če je bil opravljen test trdote Knoopa, se številka običajno navede kot "Knoopova trdota". Zaradi tega je treba rezultate Mohosovega testa navesti tudi kot "Mohosovo trdoto".

Zakaj obstaja toliko različnih preizkusov trdote? Vrsta uporabljenega preskusa je odvisna od velikosti, oblike in drugih značilnosti preskušenih vzorcev. Čeprav se ti testi precej razlikujejo od Mohosovega testa, obstaja nekaj korelacije med njimi.

Trdota, žilavost in trdnost

Ko preverjate trdoto, ne pozabite, da preizkušate "odpornost na praske." Med testom lahko nekateri materiali izpadajo na druge načine. Lahko bi se zlomili, deformirali ali zdrobili, namesto da bi se praskali. Trdi materiali se pogosto razbijejo, ko so izpostavljeni stresu. To je pomanjkanje žilavosti. Drugi materiali se lahko obremenjujejo ali drobijo. Ti materiali nimajo trdnosti. Vedno upoštevajte, da preizkušate odpornost na praske. Drugi vzorci okvare vzorca, ki se preskuša, vas ne zavedejo.

Uporabe za teste trdote

Mohsov test trdote se skoraj izključno uporablja za določanje relativne trdote mineralnih vzorcev. To se izvede kot del postopka identifikacije mineralov na terenu, v učilnici ali v laboratoriju, ko se zlahka prepoznajo vzorci ali kadar ni na voljo bolj zapletenih preskusov.

V industriji se izvajajo drugi preskusi trdote, da se ugotovi primernost materiala za določen industrijski postopek ali določeno končno uporabo. Testiranje trdote se izvaja tudi v proizvodnih postopkih, da se potrdi, da so bili postopki kaljenja, kot so žarenje, kaljenje, kaljenje na delovnem mestu ali kaljenje primerov, opravljeni po specifikacijah.

Nekaj ​​opomb o črkovanju

Mohsova lestvica trdote je dobila ime po svojem izumitelju Friedrichu Mohsu. To pomeni, da pri tipkanju imena testa apostrof ni potreben. "Mohs" in "Mohs" sta napačni.

Google je resnično pameten glede teh imen. Kot poizvedbo lahko celo vtipkate lestvico Moesove trdnosti in Google ve, da bo vrnil rezultate za "Mohsovo lestvico trdote". :-)