Mohsin kovuusasteikko: Naarmuuntumisenkestävyyden testaaminen

Sisältö

• Mikä on Mohsin kovuusasteikko?
• Kovuusvertailujen tekeminen
• Mohsin kovuuden testausmenettely
• Mohsin kovuustestausvinkkejä
• Yhteisten esineiden kovuus
• Kovuus poimii
• Kovempaa kuin timantti, pehmeämpi kuin talkki?
• Mohsin asteikko kovuuteen verrattuna muihin
• Kovuuden variaatiot yhdessä mineraalissa
• Tietoja kovuustesteistä
• Kovuus, sitkeys ja lujuus
• Käyttö kovuustesteihin
• Jotkut huomautukset oikeinkirjoituksesta

Mohsin kovuussarja: Laboratorio-Mohsin kovuusasteikko, joka sisältää: (1) talkkia; (2) kipsi; (3) kalsiitti; (4) fluoriitti; (5) apatiitti; (6) ortoklaasi; (7) kvartsi; (8) topaasi; ja (9) korundi. Timantti ei sisälly useimpiin sarjoihin, jotta kustannukset pysyisivät alhaisina. Myös timanttinäyte olisi niin pieni, että se olisi asennettava kahvaan ollakseen hyödyllinen. Osta mineraalikovuuspakkaus.

Mikä on Mohsin kovuusasteikko?

Yksi tärkeimmistä mineraalinäytteiden tunnistamistesteistä on Mohsin kovuustesti. Tässä testissä verrataan mineraalin kestävyyttä naarmuuntumisen suhteen kymmenen vertailum mineraalin kanssa, jotka tunnetaan nimellä Mohsin kovuusasteikko (katso taulukko vasemmalla). Testi on hyödyllinen, koska useimmat tietyn mineraalin näytteet ovat hyvin lähellä samaa kovuutta. Tämä tekee kovuudesta luotettavan diagnostisen ominaisuuden useimmille mineraaleille.

Friedrich Mohs, saksalainen mineralogist, kehitti asteikon vuonna 1812. Hän valitsi kymmenen mineraalia, joiden kovuus oli selvästi erilainen: erittäin pehmeä mineraali (talkki) erittäin kova mineraali (timantti). Timantteja lukuun ottamatta, kaikki mineraalit ovat suhteellisen yleisiä ja helppoja tai edullisia saada.

Kovuusvertailujen tekeminen

"Kovuus" on materiaalin kestävyys naarmuuntumiselta. Testi suoritetaan asettamalla yhden näytteen terävä piste toisen näytteen merkitsemättömälle pinnalle ja yrittämällä saada aikaan naarmu. Tässä on neljä tilannetta, jotka saatat huomata vertaamalla kahden näytteen kovuutta:

1. Jos näyte A voi naarmuttaa näytettä B, niin näyte A on kovempi kuin näyte B.


2. Jos näyte A ei naarmuta näytettä B, niin näyte B on kovempi kuin näyte A.


3. Jos molemmat näytteet ovat yhtä kovia, ne ovat suhteellisen tehottomia naarmuttaa toisiaan. Mahdollisia pieniä naarmuja voi syntyä, tai voi olla vaikea määrittää, onko naarmu syntynyt.


4. Jos näyte A voi naarmuttaa näytettä B, mutta sitä ei voi naarmuttaa näyte C, niin näytteen A kovuus on näytteen B ja näytteen C kovuuden välillä.

Mohsin kovuustesti: Kun suoritat testiä, aseta tuntematon näyte pöydälle ja pidä sitä tiukasti yhdellä kädellä. Aseta sitten vertailunäytteen piste tuntemattoman näytteen tasaiselle, merkitsemättömälle pinnalle. Paina vertailunäyte tiukasti tuntematonta vasten ja vedä sitä tarkoituksella tasaisen pinnan poikki samalla kun painat lujasti. Vammojen välttämiseksi vedä tunnettu näyte pois vartalostasi ja yhdensuuntaisena tuntematonta näytettä pitävien sormien kanssa.

Mohsin kovuuden testausmenettely

• Aloita etsimällä sileä, naarmuttamaton pinta testausta varten.


• Pidä yhdellä kädellä tuntemattoman kovuuden näytettä tiukasti pöytätasoa vasten, jotta testattava pinta olisi paljaana ja saavutettavissa. Pöytälevy tukee näytettä ja auttaa pitämään sitä liikkumattomana testiä varten.


• Pidä yhtä vakiokovuusnäytteestä toisessa kädessä ja aseta kyseisen näytteen piste vasten tuntemattoman näytteen valittua tasaista pintaa.


• Paina standardinäytteen piste tiukasti tuntematonta näytettä vasten ja vedä standardinäytteen piste tiukasti tuntemattoman näytteen pinnan yli.


• Tutki tuntemattoman näytteen pinta. Harjaa sormella kaikki syntyneet mineraalifragmentit tai jauhe. Saako testi naarmuun? Ole varovainen, ettet sekoita mineraalijauhetta tai jäämiä naarmuun. Naarmu on selvä ura, joka on leikattu mineraalipintaan, ei merkki pinnalla, joka pyyhkii pois.


• Suorita testi toisen kerran vahvistaaksesi tulokset.

Mohsin kovuustestausvinkkejä

• Luettelo mineraaleista kovuusjärjestyksessä voi olla kätevä viite. Jos päätät, että näytteen kovuus on Mohs 4, voit saada nopeasti luettelon mahdollisista mineraaleista.


• Harjoittelu ja kokemus parantavat kykyjäsi suorittaessasi tätä testiä. Sinusta tulee nopeampi ja varmempi.


• Jos tuntemattoman näytteen kovuus on noin 5 tai vähemmän, sinun pitäisi pystyä tuottamaan naarmu ilman suurta rasitusta. Jos tuntemattoman näytteen kovuus on kuitenkin noin 6 tai suurempi, naarmun tuottaminen vaatii jonkin verran voimaa. Pidä näiden näytteiden osalta tuntematonta tiukasti pöytää vasten, aseta standardinäyte sitä vasten, paina tiukasti määrätietoisesti ja vedä sitten standardipaine hitaasti tuntemattoman pinnan yli.


• Älä mene lankaan pehmeän standardinäytteen avulla, joka tuottaa merkinnän kovalle tuntemattomalle. Tämä merkki on kuin mitä kalkkipala tuottaa taululle. Se pyyhkiytyy pois jättämättä naarmua. Pyyhi sormi testatun pinnan poikki. Jos syntyi naarmu, siellä on näkyvä ura. Jos jäljet ​​häviävät, naarmua ei syntynyt.


• Jotkut kovat materiaalit ovat myös erittäin hauraita. Jos joku näytteistään rikkoutuu tai murenee sen sijaan, että se naarmuuntuu, sinun on oltava erittäin varovainen suorittaessasi testiä. Pienten tai rakeisten näytteiden testaaminen voi olla vaikeaa.


• Jotkut näytteet sisältävät epäpuhtauksia. Jos testin tulokset eivät ole näkyvästi vakuuttavia tai jos testisi tiedot eivät ole muiden ominaisuuksien mukaisia, älä epäröi tehdä testi uudelleen. On mahdollista, että pieni kappale kvartsia (tai jotain muuta epäpuhtautta) upotettiin johonkin näytteeseesi.


• Älä ole hauraa! Tämä on hyvin yleinen ongelma. Jotkut ihmiset hierovat satunnaisesti yhtä näytettä edestakaisin toista vastaan ​​ja etsivät sitten merkkiä. Näin testi ei tapahdu.Se tehdään yhdellä päättäväisellä liikkeellä tavoitteena leikata naarmu.


• Ole varovainen. Kun pidät tuntematonta näytettä pöytää vasten, aseta se niin, että tunnettu näyte ei vedä yhden sormen yli.


• Tämä testi tulisi tehdä laboratoriopöydällä tai työpöydällä, jolla on kestävä pinta tai suojapeite. Älä tee tämän tyyppisiä testejä hienoilla huonekaluilla.


• Testaa pienet hiukkaset tai jyvät asettamalla ne kahden indeksi mineraalikappaleen väliin ja raaputtamalla ne yhteen. Jos jyvät ovat indeksi mineraaleja kovempia, syntyy naarmuja. Jos jyvät ovat pehmeämpiä, ne leviävät.

Yhteisten esineiden kovuus

Jotkut ihmiset käyttävät muutamia yleisiä esineitä nopeakovuustesteihin. Esimerkiksi kentän geologilla voi aina olla taskuveitsi. Veitsiä voidaan käyttää nopeaan kovuustestiin sen määrittämiseksi, onko näyte kovempi vai pehmeämpi kuin Mohs 5–6,5.

Ennen kuin käytät näitä esineitä nopeina testaustyökaluina, on hyvä idea varmistaa niiden kovuus. Joissakin veitsissä on kovempaa terästä kuin toisissa. Testaa omasi ja sitten tiedät sen kovuuden.

Nämä yleiset esineet voivat olla hyödyllisiä myös, jos sinulla ei ole joukko viitemineraaleja. Lisäsimme kvartsiä tähän luetteloon, koska se on kaikkialla läsnä oleva mineraali. Pellolla olet usein vain muutaman askeleen päässä kvartsipalasta.

Mohsin kovuus poimii: Kovuushakut ovat helppokäyttöisiä. Heillä on messinkikynä ja metalliseos "valinta", jota käytetään kovuuden testaamiseen. Aseta poiminnan terävä piste tuntemattoman näytteen päälle ja vedä se pinnan yli. Se joko raaputtaa, liukuu pinnan yli tai jättää jälkiä metallista. Niiden kovuus on 2 (muovipiste), 3 (kuparipiste) ja 4 - 9 (huolellisesti valitut seokset). Ne ovat erinomaisia ​​pienten näytteiden tai kiviin upotettujen pienten jyvien testaamiseen. Nämä kovuushakut ovat saatavilla kaupassa.

Kovuus poimii

Vaihtoehto vertailmineraalien käyttämiselle testissä on joukko "kovuusvalikoimia". Nämä poimut ovat teräviä metallipisteitä, joita voit käyttää erittäin tarkkaan testaukseen. Poimut mahdollistavat paljon paremman hallinnan, ja niiden teräviä pisteitä voidaan käyttää pienten mineraalijyvien testaamiseen kalliossa.

Teräviä poimintoja voidaan käyttää helposti ja ne joko saavat naarmua, jos ne ovat kovempia kuin testattava näyte, tai jättävät taakse pienen metalliradan, jos ne ovat pehmeämpiä. Tutki testipaikkaa käsin linssillä nähdäksesi testin tulokset.

Olemme käyttäneet kovuuskorjauksia ja ajattelemme heidän tekevän hienoa työtä. Niitä on helpompi käyttää ja tarkempia kuin näytteillä testaaminen. Ne voidaan kelata uudestaan, kun ne tylsistyvät. Ainoa haittapuoli on niiden hinta (noin 80 dollaria per sarja).

Kovempaa kuin timantti, pehmeämpi kuin talkki?

Timantti ei ole vaikein tunnettu aine, mutta kovemmat materiaalit ovat paljon harvinaisempia. Tutkijoiden mukaan wurtsiittiboorinitridi ja lonsdaleiitti voivat olla kovempia kuin timantti.

On epätodennäköistä, että löydät mineraalia, joka on pehmeämpi kuin talkki. Muutama metalli on kuitenkin pehmeämpää. Näitä ovat: cesium, rubidium, litium, natrium ja kalium. Sinun ei todennäköisesti koskaan tarvitse testata niiden kovuutta.

Mohs - Vickers -kovuusvertailu: Tämä taulukko vertaa Mohsin kovuusasteikon (kokonaislukuasteikko) hakemistomineraalien kovuutta niiden Vickers-kovuuteen (jatkuva asteikko). Mohsin kovuus on naarmuuntumisenkestävyys, kun taas Vickersin kovuus on vastustuskyky paineessa tapahtuvalle taipumalle. Kaavio osoittaa suuren eron korundin ja timantin Vickers-kovuuden välillä - ne ovat vain yhden yksikön päässä toisistaan ​​Mohsin kovuusasteikolla.

Mohsin asteikko kovuuteen verrattuna muihin

Kun Friedrich Mohs kehitti kovuusasteikonsa vuonna 1812, mineraalikovuudesta oli saatavilla vain vähän tietoa. Hän valitsi yksinkertaisesti kymmenen mineraalia, joiden kovuus vaihteli, ja sijoitti ne mielivaltaisesti kokonaislukuarvoon 1-10. Se oli suhteellinen asteikko, jossa tuntemattoman kovuuden mineraalia voitiin testata kymmenen indeksin mineraaliryhmää vastaan ​​nähdäkseen mihin se sijoittui vaaka.

Mohsin asteikko on kestänyt ajan testin ja sitä on käytetty laajasti ympäri maailmaa yli 200 vuoden ajan - lähinnä siksi, että se on helppo tehdä, halpa ja ihmiset ymmärtävät sen nopeasti. Muita kovuustestejä on kehitetty, mutta yksikään niistä ei ole niin laajassa käytössä.

”Mohsin kovuus” on suhteellinen kokonaisluokan vertailu ”naarmuuntumisenkestävyyteen”. Useimmissa muissa kovuusasteikoissa käytetään ”iskunkestävyyttä kynän alla, johon kohdistetaan tietty määrä painetta tietyn ajan.” nämä testit eroavat Mohsin kovuudesta proseduurissaan, ne ovat kaikki atomien kestävyystestejä, jotka ovat siirtyneet paikoistaan ​​painetta vastaan ​​mineraalinäytteen pintaa vasten.

Yksi näistä asteikoista on Vickers Hardness Scale. Vickers-testissä sisennyksen koko arvioidaan mikroskooppisesti ja sitä käytetään kovuusarvon laskemiseen. Vickersin kovuusarvot muodostavat jatkuvan asteikon, joka antaa enemmän tietoa mineraalien kovuudesta verrattuna Mohs-asteikon kokonaislukuarvoihin. Tässä esitetään taulukko, jossa verrataan Mohsin asteikon mineraaleja niiden Vickers-kovuuteen, sekä datakaavio. Kaavio osoittaa, että Vickers-kovuuden suhteen Mohs-asteikon kokonaislukuarvojen väliset raot eivät ole yhtä leveitä. Lisäksi aukot, joiden kovuus on korkeampi, ovat paljon laajemmat kuin pehmeämpien mineraalien välillä. Vickersin kovuuden suhteen timantti on erittäin kovaa kuin korundi.

Paras tapa oppia mineraaleista on opiskella pienten näytteiden kokoelmalla, jota voit käsitellä, tutkia ja tarkkailla niiden ominaisuuksia. Halvat mineraalikokoelmat ovat saatavilla kaupasta.

Kovuuden variaatiot yhdessä mineraalissa

Vaikka hakuteoksissa ja verkkosivustoissa luetellaan usein vain yksi kovuus jokaiselle mineraalille, monilla mineraaleilla on vaihteleva kovuus. Niiden kovuus on suurempi tai pienempi riippuen suunnasta, johon niitä raaputetaan.

Tunnettu esimerkki mineraalista, jolla on muuttuva kovuus, on kyaniitti. Kyaniittia esiintyy usein teränmuotoisissa kiteissä. Näiden kiteiden kovuus on noin 5, jos niitä testataan yhdensuuntaisesti kiteen pitkän akselin kanssa, ja kovuuden noin 7, jos ne testataan rinnan kiteen lyhyen akselin kanssa. Miksi? Nämä eri suunnat kohtaavat erilaisia ​​sitoutumisympäristöjä syaniittikiteessä. Nauhat, jotka kestävät naarmuuntumista terän kiteen pitkän akselin suuntaisesti, ovat heikompia kuin ne, joita esiintyy raaputtaessaan kiteen koko leveydelle. Välikovuuksia esiintyy muissa suunnissa.

Toinen esimerkki on timantti. Ihmiset, jotka leikkaavat timantteja, ovat tienneet sen muuttuvasta kovuudesta satojen vuosien ajan. He tietävät, että rinnakkain oktaedristen kidepintojen kanssa timanttikideä on lähes mahdoton sahata ja erittäin vaikeaa kiillottaa. Timantti voidaan rikkoa tähän suuntaan katkaisemalla, ja paras tapa leikata se tähän suuntaan on laser. Pehmein ja paras suunta timanttikiteen sahaamiseen tai kiillottamiseen on samansuuntainen sen kuutiokitepintojen kanssa. Nämä tiedot ovat kriittisiä tietoja käsityöläisille, jotka suunnittelevat monipuolisen timantin suunnittelun. Ymmärtäminen ja sen kanssa työskenteleminen säästää aikaa, säästää rahaa ja luo paremman tuotteen vähemmän jätteitä.

Säänkestävyys voi myös vaikuttaa mineraalinäytteen kovuuteen. Säänkestävyys muuttaa mineraalikoostumusta, säänkestävä tuote on yleensä pehmeämpi kuin alkuperäinen materiaali. Kun testataan mineraalin kovuutta, juovia tai muita ominaisuuksia, paras tapa testata on vasta rikki pinta, jonka odotettavissa oleva kiilto ei ole altistunut sään vaikutuksille.

Tietoja kovuustesteistä

Friedrich Mohsin kehittämä kovuustesti oli ensimmäinen tunnettu testi materiaalin naarmuuntumisen kestävyyden arvioimiseksi. Se on hyvin yksinkertainen, mutta epätarkka vertailukoe. Ehkä sen yksinkertaisuus on mahdollistanut siitä tulla eniten käytetty kovuustesti.

Mohsin asteikon kehittämisen jälkeen vuonna 1812 on keksitty monia erilaisia ​​kovuustestejä. Näihin kuuluvat Brinellin, Knoopin, Rockwellin, Shoren ja Vickersin testit. Jokaisessa näistä testeistä käytetään pientä "sisennystä", joka levitetään testattavalle materiaalille huolellisesti mitatulla voimamäärällä. Sitten kovistusarvon laskemiseen käytetään syvennyksen kokoa tai syvyyttä ja voiman määrää.

Koska kukin näistä testeistä käyttää erilaista laitetta ja erilaisia ​​laskelmia, niitä ei voida suoraan verrata toisiinsa. Joten jos Knoopin kovuustesti tehtiin, luku ilmoitetaan yleensä nimellä "Knoopin kovuus". Tästä syystä Mohsin kovuuskokeiden tulokset tulisi myös ilmoittaa "Mohsin kovuuksiksi".

Miksi on niin paljon erilaisia ​​kovuustestejä? Käytetyn testin tyyppi määräytyy testattavien näytteiden koon, muodon ja muiden ominaisuuksien perusteella. Vaikka nämä testit ovat melko erilaisia ​​kuin Mohs-testit, niiden välillä on jonkin verran korrelaatiota.

Kovuus, sitkeys ja lujuus

Kun testaat kovuutta, muista, että testaat "naarmuuntumisenkestävyyttä". Testin aikana jotkut materiaalit saattavat vaurioitua muilla tavoin. Ne voivat naarmuuntumisen sijaan rikkoutua, muodonmuuttua tai murenea. Kovat materiaalit rikkoutuvat usein stressiin joutuessaan. Tämä on sitkeyden puute. Muut materiaalit voivat muodonmuuttua tai murenea, kun ne altistetaan stressille. Näistä materiaaleista puuttuu lujuus. Muista aina, että testaat naarmuuntumisen kestävyyttä. Älä mene lankaan muun tyyppisten vikojen vuoksi testattavassa näytteessä.

Käyttö kovuustesteihin

Mohsin kovuustestiä käytetään lähes yksinomaan mineraalinäytteiden suhteellisen kovuuden määrittämiseen. Tämä tehdään osana mineraalien tunnistusmenetelmää kentällä, luokkahuoneessa tai laboratoriossa, kun tutkitaan helposti tunnistettavia näytteitä tai jos kehittyneempiä testejä ei ole saatavana.

Teollisuudessa tehdään muita kovuustestejä materiaalin soveltuvuuden määrittämiseksi tiettyyn teollisuusprosessiin tai tiettyyn loppukäyttösovellukseen. Kovuustestaus tehdään myös valmistusprosesseissa sen varmistamiseksi, että kovetuskäsittelyt, kuten hehkutus, karkaisu, työkarkaisu tai kotelon karkaisu, on tehty eritelmän mukaisesti.

Jotkut huomautukset oikeinkirjoituksesta

Mohsin kovuusasteikko on nimetty keksijänsä Friedrich Mohsin mukaan. Tämä tarkoittaa, että apostrofia ei tarvita testin nimen kirjoittamisessa. "Mohs" ja "Mohs" ovat vääriä.

Google on todella fiksu näiden nimien suhteen. Voit jopa kirjoittaa "Moes Hardness Scale" kyselyksi, ja Google tietää, että se antaa tulokset "Mohs Hardness Scale". :-)