Mohs hardhetsskala: Testing av motstanden mot å bli ripet

Innhold

• Hva er Mohs hardhetsskala?
• Gjør sammenligninger med hardhet
• Prosedyre for Mohs Hardness Testing
• Tips om Mohs Hardness Testing
• Hardhet av vanlige objekter
• Hardhetsvalg
• Hardere enn Diamond, mykere enn Talk?
• Mohs skala av hardhet sammenlignet med andre
• Hardhetsvariasjoner i et enkelt mineral
• Om hardhetstester
• Hardhet, tøffhet og styrke
• Bruk for hardhetsprøver
• Noen merknader om rettskriving

Mohs Hardness Kit: Et laboratorium Mohs Hardness Scale-sett som inneholder: (1) talkum; (2) gips; (3) kalsitt; (4) fluoritt; (5) apatitt; (6) ortoklase; (7) kvarts; (8) topas; og (9) korund. Diamant er ikke inkludert i de fleste sett for å holde kostnadene nede. Et diamantprøve ville også være så lite at det må monteres i et håndtak for å være nyttig. Kjøp et mineralhardhetssett.

Hva er Mohs hardhetsskala?

En av de viktigste testene for å identifisere mineralprøver er Mohs Hardness Test. Denne testen sammenligner motstanden til et mineral mot å bli riper av ti referansemineraler kjent som Mohs Hardness Scale (se tabellen til venstre). Testen er nyttig fordi de fleste eksempler av et gitt mineral er veldig nær den samme hardheten. Dette gjør hardhet til en pålitelig diagnostisk egenskap for de fleste mineraler.

Friedrich Mohs, en tysk mineralog, utviklet skalaen i 1812. Han valgte ti mineraler med tydelig forskjellig hardhet som spente fra et veldig mykt mineral (talkum) til et veldig hardt mineral (diamant). Med unntak av diamant er mineralene alle relativt vanlige og enkle eller rimelige å få tak i.

Gjør sammenligninger med hardhet

"Hardhet" er motstanden til et materiale mot å bli riper. Testen utføres ved å plassere et skarpt punkt på ett eksemplar på en umerket overflate av et annet eksemplar og forsøke å produsere en riper. Her er de fire situasjonene du kan observere når du sammenligner hardheten til to eksemplarer:

1. Hvis prøve A kan klø i prøve B, er prøve A vanskeligere enn prøve B.


2. Hvis prøve A ikke klør prøve B, er prøve B vanskeligere enn prøve A.


3. Hvis de to prøvene er like i hardhet, vil de være relativt ineffektive når de klør hverandre. Det kan produseres små riper, eller det kan være vanskelig å avgjøre om det ble produsert en riper.


4. Hvis prøve A kan kløres av prøve B, men det ikke kan ripes av prøve C, er hardheten til prøve A mellom hardheten til prøve B og prøve C.

Mohs hardhetstest: Når du utfører testen, må du plassere det ukjente eksemplaret på en bordplate og holde det på plass med en hånd. Plasser deretter et punkt i referanseprøven mot en flat, umerket overflate av det ukjente prøven. Trykk referanseprøven fast mot det ukjente, og dra det bevisst over den flate overflaten mens du trykker fast. Dra det kjente eksemplaret bort fra kroppen din og parallelt med fingrene som holder det ukjente eksemplet for å unngå skader.

Prosedyre for Mohs Hardness Testing

• Begynn med å finne en glatt, usminket overflate for testing.


• Hold prøven med ukjent hardhet godt mot en bordplate slik at overflaten som skal testes blir eksponert og tilgjengelig. Bordplaten støtter prøven og hjelper deg med å holde det ubevegelig for testen.


• Hold et av standardhårdhetsprøvene i den andre hånden og legg et punkt av prøven mot den valgte flate overflaten til det ukjente prøven.


• Trykk punktet til standardprøven fast mot det ukjente prøven, og dra punktet til standardprøven fast over overflaten til det ukjente prøven.


• Undersøk overflaten til det ukjente prøven. Pensle bort alle mineralfragmenter eller pulver som ble produsert med en finger. Produserte testen en riper? Vær forsiktig så du ikke forvirrer mineralpulver eller rester med en riper. En riper vil være et tydelig spor som er kuttet i mineraloverflaten, ikke et merke på overflaten som tørker bort.


• Gjennomfør testen en gang til for å bekrefte resultatene.

Tips om Mohs Hardness Testing

• En liste over mineraler i rekkefølgen av hardhet kan være en nyttig referanse. Hvis du finner ut at et eksemplar har en hardhet på Mohs 4, kan du raskt få en liste over potensielle mineraler.


• Øvelse og erfaring vil forbedre dine evner når du gjør denne testen. Du vil bli raskere og mer selvsikker.


• Hvis hardheten til det ukjente prøven er omtrent 5 eller mindre, bør du kunne produsere en riper uten mye anstrengelse. Imidlertid, hvis det ukjente eksemplet har en hardhet på omtrent 6 eller høyere, vil det å kreve litt riper å produsere en riper. For de prøvene, hold det ukjente godt mot bordet, legg standardprøven mot det, trykk fast med bestemmelse, og hold deretter trykket langsomt, dra standardprøven over overflaten til det ukjente.


• Ikke la deg lure av et mykt standardeksemplar som produserer et merke på en hard ukjent. Det merket er som det et stykke kritt produserer på en tavle. Den vil tørke av uten å etterlate en riper. Tørk fingeren over den testede overflaten. Hvis det ble produsert en riper, vil det være et synlig spor. Hvis merker tørkes bort, ble det ikke produsert en riper.


• Noen harde materialer er også veldig sprø. Hvis et av eksemplene dine bryter eller smuldrer i stedet for å klø, må du være veldig forsiktig mens du utfører testen. Det kan være vanskelig å teste små eller kornete prøver.


• Noen prøver inneholder urenheter. Hvis resultatene av testen din ikke er synlige, eller hvis informasjonen fra testen ikke stemmer overens med andre egenskaper, ikke nøl med å gjøre testen på nytt. Det er mulig at et lite stykke kvarts (eller en annen urenhet) ble innebygd i et av eksemplene dine.


• Ikke vær wimpy! Dette er et veldig vanlig problem. Noen mennesker gnir tilfeldig ett eksemplar frem og tilbake mot et annet og ser etter et merke. Det er ikke slik testen blir utført.Det gjøres med en enkelt, bestemt bevegelse med målet å kutte en riper.


• Vær forsiktig. Når du holder det ukjente eksemplaret mot bordet, plasserer du det slik at det kjente eksemplaret ikke blir trukket over en av fingrene.


• Denne testen skal gjøres på et lababord eller arbeidsbenk med en holdbar overflate eller et beskyttende dekke. Ikke gjør denne typen testing på fine møbler.


• Test ørsmå partikler eller korn ved å plassere dem mellom to stykker av et indeksmineral og skrape dem sammen. Hvis kornene er hardere enn indeksmineralet, vil det bli produsert riper. Hvis kornene er mykere, vil de smøre seg ut.

Hardhet av vanlige objekter

Noen mennesker bruker noen få vanlige objekter for raske hardhetsprøver. For eksempel kan en geolog i feltet alltid ha en lommekniv. Kniven kan brukes til en rask hardhetsprøve for å avgjøre om prøven er hardere eller mykere enn Mohs 5 til 6,5.

Før du bruker disse objektene som raske testverktøy, er det lurt å bekrefte hardheten. Noen kniver har hardere stål enn andre. Test din, og så vet du hardheten.

Disse vanlige objektene kan også være nyttige hvis du ikke har et sett med referansemineraler. Vi inkluderte kvarts på denne listen fordi det er et allestedsnærværende mineral. I felt er du ofte ikke mer enn noen få skritt fra et kvartsstykke.

Mohs hardhetsvalg: Hardhetsvalg er enkle å bruke. De har en messingpenn og en legeringsplukk som brukes til hardhetstesting. Plasser det skarpe punktet til en plukke på det ukjente eksemplaret og dra det over overflaten. Det vil enten produsere en riper, gli over overflaten eller etterlate et spor av metall. De leveres med en hardhet på 2 (et plastikkpunkt), 3 (et kobberpunkt) og 4 til 9 (nøye utvalgte legeringer). De er ypperlige til å teste små prøver eller for å teste små korn innebygd i en stein. Disse hardhetsvalgene er tilgjengelige i butikken.

Hardhetsvalg

Et alternativ til å bruke referansemineralene for testing er et sett med "hardhetsplukk." Disse valgene har skarpe metallpunkter som du kan bruke til veldig nøyaktig testing. Plukkene tillater mye mer kontroll, og deres skarpe punkter kan brukes til å teste små mineralkorn i en stein.

De skarpe plukkene kan brukes enkelt og enten produsere en riper hvis de er vanskeligere enn prøven som testes, eller etterlater seg en liten metallstrek hvis de er mykere. Undersøk teststedet med et håndlinser for å se resultatene av testen din.

Vi har brukt hardhetsvalg og synes at de gjør en god jobb. De er enklere å bruke og mer nøyaktige enn å teste med prøver. De kan omskjerpes når de kjedelig. Den eneste ulempen er prisen (omtrent $ 80 per sett).

Hardere enn Diamond, mykere enn Talk?

Diamond er ikke det vanskeligste stoffet som er kjent, men materialene som er hardere er mye mer sjeldne. Forskere har rapportert at wurtzite bornitrid og lonsdaleite kan være vanskeligere enn diamant.

Det er lite sannsynlig at du finner et mineral som er mykere enn talkum. Noen få metaller er imidlertid mykere. Disse inkluderer: cesium, rubidium, litium, natrium og kalium. Du vil sannsynligvis aldri trenge å teste hardheten deres.

Mohs - Vickers hardhetssammenligning: Dette diagrammet sammenligner hardheten til indeksmineraler i Mohs hardhetsskala (en heltalskala) med deres Vickers-hardhet (en kontinuerlig skala). Mohs hardhet er en motstand mot å bli riper, mens Vickers hardhet er en motstand mot innrykk under trykk. Grafen viser den store forskjellen mellom Vickers hardhet av korund og diamant - som bare er én enhet fra hverandre på Mohs hardhetsskala.

Mohs skala av hardhet sammenlignet med andre

Da Friedrich Mohs utviklet hardhetsskalaen sin i 1812, var det veldig lite informasjon om mineralhardhet. Han valgte ganske enkelt ti mineraler som varierte i hardhet og vilkårlig plasserte dem på en heltal skala fra 1 til 10. Det var en relativ skala der et mineral med ukjent hardhet kunne testes mot en gruppe på ti indeksmineraler for å se hvor det plasserte seg på skalaen.

Mohs-skalaen har stått tidens prøve og har blitt mye brukt over hele verden i over 200 år - hovedsakelig fordi den er lett å gjøre, billig og folk raskt forstår det. Andre hardhetstester er utviklet, men ingen av dem er i så utbredt bruk.

En "Mohs-hardhet" er en relativt heltalskvalitetssammenligning av "motstand mot å bli riper." De fleste andre hardhetsskalaer bruker "motstand mot innrykk under en pekepenn som en bestemt mengde trykk brukes til en bestemt tidsperiode." Selv om disse testene skiller seg fra Mohs hardhet i sin prosedyre, de er alle tester av motstanden mot atomer som løsnes fra sine posisjoner ved trykk mot overflaten til et mineraleksemplar.

En av disse skalaene er Vickers Hardness Scale. I Vickers-testen estimeres innrykkets størrelse mikroskopisk og brukes til å beregne en hardhetsverdi. Vickers hardhetsverdier danner en kontinuerlig skala som gir mer informasjon om hardheten til mineraler sammenlignet med heltalverdiene til Mohs skalaen. Her vises en tabell som sammenligner mineraler fra Mohs-skalaen til Vickers-hardheten sammen med en graf over dataene. Grafen viser at når det gjelder Vickers-hardhet, er ikke avstandene mellom heltalverdiene til Mohs-skalaen ensartede i bredden. I tillegg er avstandene mellom mineraler med høyere Mohs-hardhet mye bredere enn mellom mykere mineraler. Når det gjelder Vickers hardhet, er diamant enormt vanskeligere enn korund.

Den beste måten å lære om mineraler på er å studere med en samling små prøver som du kan håndtere, undersøke og observere deres egenskaper. Rimelige mineralkolleksjoner er tilgjengelige i butikken.

Hardhetsvariasjoner i et enkelt mineral

Selv om referansebøker og nettsteder ofte viser en enkel hardhet for hvert mineral, har mange mineraler variabel hardhet. De har større eller mindre hardhet avhengig av i hvilken retning de blir riper.

Et kjent eksempel på et mineral med variabel hardhet er kyanitt. Kyanite forekommer ofte i bladformede krystaller. Disse krystallene har en hardhet på omtrent 5 hvis de testes parallelt med krystallens lange akse, og en hardhet på omtrent 7 hvis de testes parallelt med den korte aksen til en krystall. Hvorfor? Disse forskjellige retningene møter forskjellige bindingsmiljøer i kyanittkrystallen. Bindene som motstår riper parallelt med den lange aksen til den blåsede krystallen er svakere enn de som oppstår når du klør over krystallens bredde. Mellomhårdheter blir møtt i andre retninger.

Et annet eksempel er diamant. Menneskene som kuttet diamanter har visst om dens varierende hardhet i hundrevis av år. De vet at en diamantkrystall er parallell med octahedralkrystallene nesten umulig å sage og veldig vanskelig å polere. Diamanten kan brytes i denne retningen ved å klyve, og den beste metoden for å skjære den i denne retningen er med en laser. Den mykeste og beste retningen for å sage eller polere en diamantkrystall er parallell med dens kubiske krystallflater. Denne informasjonen er kritisk kunnskap for håndverkere som planlegger utformingen av en fasettert diamant. Å forstå det og jobbe med det sparer tid, sparer penger og skaper et bedre produkt med mindre avfall.

Forvitring kan også påvirke hardheten til et mineraleksemplar. Forvitring endrer en mineralsammensetning, med forvitringsproduktet vanligvis mykere enn originalt materiale. Når du tester hardhet eller strek eller annen egenskap til et mineral, er den beste måten å teste på en nybrutt overflate med forventet glans som ikke har blitt utsatt for forvitring.

Om hardhetstester

Hardhetsprøven utviklet av Friedrich Mohs var den første kjente testen for å vurdere motstanden til et materiale mot riper. Det er en veldig enkel, men inexakt komparativ test. Kanskje dens enkelhet har gjort det mulig å bli den mest brukte hardhetstesten.

Siden Mohs Scale ble utviklet i 1812, har mange forskjellige hardhetstester blitt oppfunnet. Disse inkluderer tester av Brinell, Knoop, Rockwell, Shore og Vickers. Hver av disse testene bruker et bittelitt "indenter" som påføres materialet som testes med en nøye målt mengde kraft. Deretter brukes størrelsen eller dybden på innrykk og mengden kraft for å beregne en hardhetsverdi.

Fordi hver av disse testene bruker et annet apparat og forskjellige beregninger, kan de ikke sammenlignes direkte med hverandre. Så hvis Knoop-hardhetsprøven ble utført, blir antallet vanligvis rapportert som en "Knoop-hardhet." Av denne grunn bør resultatene av Mohs hardhetstest også rapporteres som en "Mohs hardhet."

Hvorfor er det så mange forskjellige hardhetstester? Type test som bestemmes bestemmes av størrelsen, formen og andre kjennetegn på prøvene som testes. Selv om disse testene er ganske forskjellige fra Mohs-testen, er det en viss sammenheng mellom dem.

Hardhet, tøffhet og styrke

Husk at du tester "motstanden mot riper" når du tester for hardhet. Under testen kan noen materialer mislykkes på andre måter. De kan ødelegge, deformeres eller smuldre i stedet for å klø. Harde materialer går ofte i stykker når de utsettes for stress. Dette er en mangel på seighet. Andre materialer kan deformeres eller smuldre når de utsettes for stress. Disse materialene mangler styrke. Husk alltid at du tester for motstanden mot å bli riper. Ikke lurt av andre typer feil i prøven som testes.

Bruk for hardhetsprøver

Mohs Hardness Test brukes nesten utelukkende for å bestemme den relative hardheten til mineralprøver. Dette gjøres som en del av en mineralidentifikasjonsprosedyre i feltet, i et klasserom eller på et laboratorium når lett identifiserte prøver blir undersøkt eller der mer sofistikerte tester ikke er tilgjengelige.

I industrien utføres andre hardhetstester for å bestemme egnetheten til et materiale for en spesifikk industriell prosess eller en spesifikk sluttbruk. Hardhetstesting utføres også i produksjonsprosesser for å bekrefte at herdebehandlinger som utglødning, herding, arbeidsherding eller saksherding er utført til spesifikasjon.

Noen merknader om rettskriving

Mohs Hardness Scale er oppkalt etter sin oppfinner, Friedrich Mohs. Dette betyr at det ikke er nødvendig med en apostrof når du skriver navnet på testen. "Mohs" og "Mohs" er feil.

Google er virkelig smart om disse navnene. Du kan til og med skrive "Moes Hardness Scale" som et spørsmål, og Google vet å gi resultater for "Mohs Hardness Scale." :-)