Физико-механические свойства материалов. Твердость цемента по шкале мооса


Мооса шкала твердости | Справочник

Шкала твердости предложена в 1811 немецким минералогом Фридрихом Моосом. Предназначена для грубого сравнения относительной твёрдости материалов. Если испытываемый материал царапает эталон — его твёрдость по шкале Мооса выше, иначе его твёрдость ниже эталона.

Твердость Минерал Название химического вещества Химическая формула
1 Тальк - Mg3Si4O10(OH)2
2 Галит (каменная соль) Хлорид натрия NaCl
3 Кальцит (известковый шпат) Карбонат кальция CaCO3
4 Флюорит (плавиковый шпат) Фторид кальция CaF2
5 Апатит - Ca5(PO4)3
6 Калиевый полевой шпат (ортоклаз) - K(AlSi3O8)
7 Кварц Диоксид кремния SiO2
8 Топаз - Al2SiO4
9 Корунд - Al2O3
10 Алмаз Углерод C

Твердость некоторых веществ по шкале Мооса

Вещество Твердость
Агат 6-7
Алебастр 1,7
Антрацит 2
Сурьма 3
Асбест 2
Асфальт 1-2
Висмут 2,5
Бор 9,5
Цезий 0,2
Олово 1,8
Калий 0,5
Фосфор 0,5
Германий 6,25
Графит 1,2
Алюминий 2,9
Магний 2
Хром 9
Иридий 6,5
Кадмий 2
Кальцит 3
Карборунд 9,5-10
Кобальт 5,5
Кремний 7
Литий 0,6
Магнетит 6
Марганец 5
Медь 3
Латунь 3,5-4
Мрамор 3-4
Никель 3,8
Сталь 5-8,5
Вести 1,5
Осмий 7
Палладий +4,8
Платина 4,3
Пирит 6,3
Рубидий 0,3
Гипс 1,6-2
Селен 2
Сера 2
Стекло От 4,5 до 6,5
Слюда 2,8
Натрий 0,4
Серебро 2,7
Стронций 1,8
Теллур 2,3
Ванадий 6
Кальций 1,5
Воск (0 °C) 0,2
Сплав Вуда 3
Цинк 2,5
Циркон 8
Золото 2,5
Железо 4,5

uralzsm.ru

Физико-механические свойства материалов — ООО «НПП «Самарский Технологический Центр»

Полезная информация

Новости предприятия

Новости металлургической промышленности

23.10.2017

ПГК увеличивает объем перевозок в крытых вагонах в Восточной Сибири и Забайкалье.

23.10.2017

Уралвагонзавод внедряет первый промышленный 3D-принтер.

Все новости

Твердость по шкале Мооса

ТвердостьЭталонныйТвердостьЭталонный
1 Тальк 6 Ортоклаз
2 Гипс 7 Кварц
3 Кальцит 8 Топаз
4 Флюорит 9 Корунд
5 Апатит 10 Алмаз
МатериалТвердостьМатериалТвердость
Агат 6–7 Графит 0,5–1
Алунд 9 Галена 2,5
Андалузит 7,5 Галий 1,5
Антрацит 2,2 Магнезия 2
Апатит 5 Марганец 5
Арагонит 3,5 Магнетит 6
Асбест 5 Мрамор 4–5
Алмаз 10 Морская пенка 2–3
Барит 3,5 Гранит 6,5-7
Бериллий 7,8 Доломит 3,5–4
Борная кислота 3 Железняк красный 6
Бор 9,5 Золото 2,5–3
Бронза фосфористая 4 Известняк 3
Воск 0,2 Индий 1,2
Висмут 2,5 Иридий 6–6,5
Гипс 1,6–2 Кварц 7
Каолин 2–2,5 Палладий 4,8
Каменная галька 7 Платина 4,3
Кадмий 2 Поташ 0,5
Каламит 5 Роговая обманка 5,5
Кальций 1,5 Рубидий 0,3
Карборунд 9–10 Рутений 6,5
Каменная соль 2 Сурьма 3–3,3
Латунь 3–4 Сталь 5–8,5
Литий 0,6 Слюда 2,8
Мышьяк 3,5 Селен 2
Медь 2,5–3 Серпантин 3,4
Стекло 4,5–6,5 Силикон 7
Стронций 1,8 Серебро 2,5–7
Свинец 1,5 Тальк 1
Сера 1,5–2,5 Теллур 2,3
Сода 0,4 Топаз 8
Наждак 7–9 Флюорит 4
Нитрофоска 3 Фосфор 0,5
Олово 1,5–1,8 Хром 9
Опал 4–6 Хлористое серебро 1,3
Осмий 7 Цезий 0,2
Пемза 6 Цинк 2,5
Пирит 6,3 Янтарь 2–2,5
Полевой шпат (ортоклаз) 6    

Предел прочности и модуль упругости некоторых материалов

МатериалПредел прочности 10-5 Н/м²Модуль упругости 10-5 Н/м²
Апатит 800–1500 3
Базальт 2500–5000
Базальтовая лава 300–1500
Гранит выборгский 1200 3×105
Гранит уральский 1450
Гранит очень твердый 3500 3×105
Гранит мягкий 500
Диабаз 1800–2400
Известняк 250–1900
Кварц 1200–1500
Мрамор 500–2500
Нитрофоска 300–900
Сланец кровельный 1000–2500 6×104–24×104
Уголь каменный 20–290 7×103–60×104

Насыпные плотности сыпучих и кусковых материалов

Материал Насыпная плотность, кг/м³ Материал Насыпная плотность, кг/м³
Антрацит 800–950 Песок мелкий влажный 1900–2050
Барит 2900 Песок крупный 1400–1900
Боксит дробленый 1300–1950 Полевой шпат в кусках 2650
Гипс дробленый 450–1600 Полевой шпат в порошке 1200
Гравий 1500–1900 Руда разная 1700–3500
Глина 1800–2000 Соль крупная 780–900
Глина сухая в кусках 1000 Соль мелкая сухая 1000–1300
Зола сухая 400–600 Соль влажная 1200–2200
Зола влажная 700 Стекло битое 1300–1950
Земля сухая 1200 Сера 2000
Земля сырая 1700 Сода 670
Известь негашеная 1700–1800 Сода кальцинированная 500–1100
Известь гашеная в порошке 500 Торф воздушно-сухой 330–410
Известняковый и бутовый камень 1600–2000 Торф влажный 550–650
Кокс газовый 360–470 Уголь древесный твердых пород 190–250
Кокс рудничный 380–530 Уголь древесный мягких пород 130–170
Кварц дробленый 1450–1600 Уголь бурый воздушно-сухой 650–780
Мел 2500 Фосфат 1000–1600
Мергель 1100–1300 Цинковая обманка 2800
Нитрофоска гранулированная 1100–1300 Щебень сухой 1800
Песок мелкий сухой 1400–1650 Щебень сырой 2000

Плотность некоторых твердых материалов

МатериалУдельная плотность, кг/м³МатериалУдельная плотность, кг/м³
Агат 2500–2700 Морская пенка 990–1280
Асбест 2000–2760 Нитрофоска гранулированная 2000–2200
Алмаз 3010–3520 Опал 2200
Базальт 2400–3100 Песчаник 2140–2360
Берил 2690–2700 Парафин 870–910
Воск 960–970 Пробка 220–260
Галена (свинцовый блеск) 7300–7600 Пек 1070
Глина 1800–2600 Порфир 2600–2900
Галька кремневая 2630 Пирит 4950–5100
Гранат 3150–4300 Полевой шпат 2740–2760
Гранит 2640–2760 Плавиковый шпат (флюорит) 3140
Графит 2300–2720 Роговая обманка 3000
Гипс 2690–2780 Стекло обыкновенное 2400–2800
Доломит 2840 Стекло кремниевое 2900–5900
Железняк красный 4900–5300 Слюда 2600–3200
Известь гашеная 1300–1400 Серпантин 2500–2650
Известняк 2680–2760 Сланец 2600–3300
Кремнии плавленый 2070 Торф прессованный 840
Кремний плавленый прозрачный 2210 Тальк 2700–2800
Каменная соль 2180 Топаз 3500–3600
Кость 1700–2000 Уголь дубовый 570
Каучук 920–990 Уголь сосновый 280–260
Киноварь 8120 Уголь каменный (антрацит) 1400–1800
Корунд 3900 – 4000 Фарфор 2300–2500
Кварц 2650 Цинковая руда (каламин) 4100–4500
Магнетит 4900–5200 Целлюлоза 1400
Малахит 3700–4100 Шлак 2000–3900
Мрамор 2600–2840 Эбонит 1150

Услуги

Инженер

8 (846) 990-62-118 (846) 979-84-318 (987) 924-90-90

Вавилов Алексей

www.npp-stc.ru

Твердость по Моосу | Мир сварки

 Введение

Твердость тел, в особенности минералов, часто оценивают по совершенно условной десятибалльной шкале, которая обычно называется шкалой Мооса. Эталонами твердости в этой шкале служат десять минералов (таблица 1).

Эти минералы подобраны так, что каждый последующий эталон проводит на поверхности предыдущего царапину. Тот же прием – нанесение царапины – служит и для определения твердости различных других минералов и тел, так как всегда можно установить, что исследуемое тело по твердости или отвечает одному из эталонов, или лежит в промежутке между двумя соседними эталонами. Это дает возможность приближенно оценивать твердость исследуемых тел соответствующими числами. Такое определение твердости, очевидно, очень неточно и вполне условно, тем не менее к нему часто прибегают на практике ввиду его крайней простоты.

Таблица 1 — Эталоны твердости по Моосу Материал Твердость
Тальк 1
Гипс (или каменная соль) 2
Известковый шпат 3
Плавиковый шпат 4
Апатит 5
Полевой шпат (ортоглаз) 6
Кварц 7
Топаз 8
Корунд 9
Алмаз 10

 Твердость по Моосу

Таблица 2 — Твердость по Моосу Материал Твердость
 Металлы
Алюминий до 2,9
Висмут 2,5
Железо ок. 4,5
Золото 2,5
Иридий 6,5
Кадмий 2,0
Калий 0,5
Кобальт 5,5
Кремний 7,0
Литий 0,6
Магний 2,0
Марганец 5,0
Медь 3,0
Натрий 0,4
Никель 5,8
Олово 1,8
Палладий 4,8
Платина 4,3
Свинец 1,5
Серебро 2,7
Хром 9,0
Цинк 2,5
 Минералы
Азурит 3,6-4,0
Алмаз 10
Ангидрид 3,0-3,5
Антимонит 2,0-2,5
Арагонит 3,5-4,0
Арсенопирит 5,5-6,0
Аурипигмент 1,5-2,0
Барит (Тяжелый шпат) 2,5-3,0
Берилл 7,5-8,0
Бишофит 1,5-2,0
Браунит 6,0-6,5
Брукит 5,5-6,0
Ванадинит 2,5-3,0
Висмутин 2,0-2,5
Витерит 3,0-3,7
Вольфрамит 4,5-5,5
Вульфенит 2,5-3,0
Гадолинит 6,6-7,0
Галенит 2,5-3,0
Галит (Каменная соль) 2,0-2,5
Гематит 5,5-6,5
Гипс 1,5-2,0
Глауберит 2,5-3,0
Графит 1,0-2,0
Гюбнерит 4,5-5,5
Диаспор 6,5-7,0
Диопсид 5,5-6,0
Доломит 3,5-4,0
Ильменит 5,0-6,0
Кальцит (Известковый шпат) 3,0
Касситерит 6,0-7,0
Кварц 7,0
Кианит (Дистен) 4,5-7,0
Киноварь 2,0–2,5
Кобальтин 5,5-6,0
Корунд 9,0
Ксенотим 4,0-5,0
Лимонит (Бурый железняк) 5,0-5,5
Магнезит 3,5-4,5
Магнетит 5,5-6,5
Малахит 3,5-4,0
Молибденит 1,0-1,5
Монацит 5,0-5,5
Оливин 6,5-7,0
Опал 5,5-6,5
Петцит 2,5-3,0
Пирит 6,0-6,5
Пирротин 3,5-4,5
Реальгар 1,5-2,0
Рутил 6,0-6,5
Сера 2,0-2,5
Сидерит 3,5-4,5
Сильвит 2,0-2,5
Слюда 2,0-3,0
Сперрилит 6,0-7,0
Сподумен 6,5-7,0
Сфалерит 3,5-4,0
Сфен (Титанит) 5,0-5,5
Торианит 6,5
Торит 4,5-5,0
Торолит 5,5-6,0
Тремолит 5,5-6,0
Турмалит 7,0-8,0
Уранинит 5,0-6,0
Фенактит 7,5-8,0
Флюорит 4,0
Халькозин 2,5-3,0
Халькопирит 3,5-4,0
Хризоберилл 8,5
Хромит 5,5-7,5
Церуссит 3,0-3,5
Циркон 7,5-8,0
Шеелит 4,5-5,0
Штольцит 2,8-3,0
Шпинель 8,0
Энстатит 5,0-6,0

 Литература

  1. Краткий физико-технический справочник. Т.1 / Под общ. ред. К.П. Яковлева. М.: ФИЗМАТГИЗ. 1960. – 446 с.

weldworld.ru

Шкала Мооса. Твердость по шкале Мооса

Шкала Мооса - 10-балльная шкала, созданная Карлом Фридрихом Моосом в 1812 году, которая позволяет сравнивать твердость минералов. Шкала дает качественную, а не количественную оценку твердости того или иного камня.

История создания

Для создания шкалы Моос использовал 10 эталонных минералов - тальк, гипс, кальцит, флюорит, апатит, ортоклаз, кварц, топаз, красный корунд и алмаз. Минералы он разместил в порядке возрастания их твердости, приняв в качестве отправной точки то, что более твердый минерал царапает более мягкий. Кальцит, например, царапает гипс, а на кальците царапины оставляет флюорит, и все эти минералы заставляют крошиться тальк. Так минералы получили соответствующие значения твердости в шкале Мооса: мел -1, гипс - 2, кальцит - 3, флюорит - 4. Дальнейшие исследования показали, что минералы, твердость которых ниже 6, царапаются стеклом, те, твердость которых выше 6 - царапают стекло. Твердость стекла по данной шкале составляет приблизительно 6,5.

Камни, твердость которых больше 6, обрабатываются алмазом.

Шкала Мооса предназначена лишь для грубой оценки твердости минералов. Более точный показатель - абсолютная твердость.

Расположение минералов в шкале Мооса

Минералы в шкале расположены в порядке твердости. Самый мягкий имеет твердость 1, царапается ногтем, например, тальк (мел). Далее идут несколько более твердые минералы - улексит, янтарь, мусковит. Их твердость по шкале Мооса невелика - 2. Такие мягкие минералы не шлифуются, что ограничивает их применение в ювелирном деле. Красивые камни с невысокой твердостью относятся к поделочным, и стоят обычно недорого. Из них часто изготавливают сувениры.

Минералы с твердостью от 3 до 5 легко царапаются ножом. Гагат, родохрозит, малахит, родонит, бирюза, нефрит часто шлифуются кабошоном, хорошо полируются (обычно с применением оксида цинка). Эти минералы не устойчивы к воздействию воды.

Твердые ювелирные минералы, алмазы, рубины, изумруды, сапфиры, топазы и гранаты, обрабатывают в зависимости от прозрачности, окраски, наличия примесей. Звездчатые рубины или сапфиры, например, гранят кабошонами, чтобы подчеркнуть необычность камня, прозрачные разновидности гранят овалами, кругами или каплями, наподобие бриллиантов.

Твердость по шкале МоосаПримеры минералов
1Тальк, графит
2Улексит, мусковит, янтарь
3Биотит, хризоколла, гагат
4Родохрозит, флюорит, малахит
5Бирюза, родонит, лазуирит, обсидиан
6Бенитоит, ларимар, лунный камень, опал, гематит, амазонит, лабрадор
7Аметист, гранат, разновидности турмалина индиголит, верделит, рубеллит, шерл), морион, агат, авантюрин, цитрин
8Зеленый корунд (изумруд), гелиодор, топаз, пейнит, тааффеит
9Красный корунд (рубин), синий корунд (сапфир), лейкосапфир
10Алмаз

Ювелирные камни

Все минералы, твердость которых по шкале меньше 7, считаются мягкими, тех, что выше 7 - твердыми. Твердые минералы поддаются обработке алмазами, многообразие возможных огранок, прозрачность и редкость делают их идеальными для использования в ювелирном деле.

Твердость алмаза по шкале Мооса составляет 10. Алмазы гранятся таким образом, чтобы при обработке потеря в массе камня была минимальной. Обработанный алмаз и называют бриллиантом. Благодаря своей высокой твердости и устойчивости к высоким температурам, бриллианты практически вечны.

Твердость рубина и сапфира несколько ниже твердости алмаза и составляет 9 по шкале Мооса. Ценность этих камней, а также изумрудов, зависит от окраски, прозрачности и количества дефектов - чем прозрачнее камень, интенсивнее цвет и чем меньше в нем трещин, тем выше цена.

Полудрагоценные камни

Несколько ниже алмаза и корунда ценятся топазы и гранаты. Их твердость по шкале Мооса составляет 7-8 баллов. Эти камни хорошо поддаются обработке алмазом. Цена напрямую зависит от цвета. Чем насыщеннее цвет топаза или граната, тем дороже будет стоить изделие с ним. Наиболее высоко ценятся чрезвычайно редкие желтые топазы и фиолетовые гранаты (маджориты). Последний камень настолько редок, что цена его может быть выше, чем чистого бриллианта.

Цветные турмалины: розовый (рубеллит), синий (индиголит), зеленый (верделит), арбузный турмалин также относят к полудрагоценным камням. Прозрачные турмалины высокого качества встречаются в природе очень редко, потому и стоят иногда гораздо дороже пиропов и голубых топазов, а за арбузными (розово-зелеными) камнями коллекционеры не устают охотиться. Твердость камней по шкале Мооса довольно высока и составляет 7-7,5 баллов. Эти камни хорошо поддаются шлифовке, не меняют цвет, а найти ювелирное изделие с ярким прозрачным турмалином - настоящая удача.

Черная разновидность турмалина (шерл) относится к поделочным камням. Шерл твердый, но вместе с тем хрупкий камень, который может легко разрушиться при обработке. Именно по этой причине черные турмалины чаще всего продают необработанными. Шерл считается сильнейшим защитным талисманом.

Промышленное применение

Минералы и горные породы с высокой твердостью находят широкое применение в промышленности. Например, твердость гранита по шкале Мооса - от 5 до 7, в зависимости от количества в нем слюды. Эта твердая горная порода широко используется в строительстве в качестве материала для отделки.

Бесцветные сапфиры или лейкосапфиры, несмотря на высокую твердость и относительную редкость, не пользуются спросом у ювелиров, зато широко применяются в лазерных и других оптических установках.

Практическое применение шкалы

Несмотря на то что шкала твердости Мооса дает только качественную, а не количественную оценку, она широко используется в геологии. С помощью шкалы Мооса геологи и минералоги могут приблизительно идентифицировать неизвестную породу в зависимости от ее подверженности царапанью ножом или стеклом. Почти во всех справочных источниках указывается твердость минералов именно по шкале Мооса, а не их абсолютная твердость.

В ювелирном деле шкала Мооса также широко применяется. От твердости камня зависит способ его обработки, возможные варианты шлифовок и необходимые для этого инструменты.

Другие шкалы твердости

Шкала Мооса - не единственная шкала твердости. Существует несколько других шкал, созданных на основе способности минералов и других материалов сопротивляться деформации. Самая известная из них - шкала Роквелла. Метод Роквелла прост - он основан на измерении глубины проникновения идентора вглубь исследуемого материала. В качестве идентора обычно используется алмазный наконечник. Стоит заметить, что минералы редко подвергаются исследованию по методе Роквелла, обычно он применяется для металлов и сплавов.

Похожим образом строится шкалы твердости Шора. Метод Шора позволяет определять твердость как металлов, так и более эластичных материалов (каучука, пластмассы).

fb.ru

Шкала Мооса. Определение твёрдости камней.

Юбилей шкалы Мооса

Более двухсот лет геммологи всего мира пользуются шкалой грубого разграничения твердости минералов. Составленная в 1811-м году немецким ученым Фридрихом Моосом (Carl Friedrich Christian Mohs, 1773-1839), она не утратила актуальности до сих пор. Принцип сравнительного определения твердости пород оказался на редкость удобным. Даже далеко не эталонные параметры человеческого ногтя нашли применение в таблице.

Следует признать, что метод выявления устойчивости любого минерала к процарапывынию для установления показателей его твердости и прост, и остроумен. Моос предложил взять десять весьма распространенных пород – от самой мягкой до самой твердой – и расположить их в таблице так, чтобы с нарастанием номера возрастала степень прочности межмолекулярных связей минерала, понимаемая наукой как твердость.

Естественно ожидать, что самый мягкий минерал (тальк) не в состоянии оставить царапину ни на одном из более прочных материалов. Самый твердый – алмаз – прорезает след на любом из камней естественного происхождения.

Диагностируемый минерологом камень может быть испытан процарапыванием любым из эталонных образцов – что позволяет определить относительную и предположить (пусть и весьма приблизительно) абсолютную твердость породы.

К примеру, зеленый прозрачный минерал, царапаемый топазом, и оставляющий след на кварце, вполне может оказаться бериллом. Камень, похожий на изумруд и найденный на Урале, при проверке не способен процарапать горный хрусталь, зато оставляет след на ортоклазе. Значит, это – хризолит.

Несмотря на условность и несовершенство подобной классификации (многие минералы характеризуются твердостью достаточно широкого диапазона), таблица Мооса прижилась как удобное прикладное средство диагностики камня.

Для геммологов подобные характеристики обрабатываемых материалов оказались ключевыми: твердость драгоценного камня – показатель его устойчивости к абразивному износу, определяющий сферу практического использования кристалла.

Список минералов, использованных Моосом для построения таблицы эталонов твердости, остался неизменным, однако к нашему времени дополнился аналогами, помогающими диагностировать испытуемые образцы:

  • Тальк. Тальк наиболее мягкий минерал, абсолютная твердость (определяется инструментальным методов в лабораторных условиях) равна единице. Поддается процарапыванию ногтем (твердость около 2,5 единиц). Сходными параметрами обладает графит.
  • Гипс. Гипс более чем вдвое тверже талька, однако почти так же легко процарапывается ногтем. Слюда, кристаллы поваренной соли, некоторые другие хлориты характеризуются подобным уровнем твердости.
  • Кальцит. Он же известковый шпат, почти втрое превосходит слюду по твердости, и уже не поддается ногтю. Зато его без затруднений царапает стальное лезвие перочинного ножа (твердость около 5,5 единиц), а также медь и ее сплавы. Благородные металлы – червоное золото, чистое серебро, а также слоистый биотит тверды в той же мере, что и кальцит.
  • Флюорит. Или плавиковый шпат, поддается стальному резцу и осколку стекла, но более чем вдвое превосходит твердостью предыдущий эталонный минерал. Сходной твердостью (но меньшей эстетической выразительностью самоцветных камней) характеризуются доломит и сфалерит.
  • Апатит. Апатит, востребованный ювелирной промышленностью самоцвет, процарапывается не всякой сталью. Он в два с лишним раза тверже флюорита. Оконное стекло оставляет малозаметную царапину на поверхности апатита. Строго блестящий гематит и ослепительно синий лазурит столь же тверды, как и апатит.
  • Ортоклаз. Ортоклаз, он же полевой шпат, примерно вдвое более тверд, нежели апатит. Ортоклаз уже сам царапает стекло, и поддается только твердосплавным сталям. Опал и часто врастающий в кристаллы рутил характеризуются твердостью ортоклаза.
  • Кварц. Кварц в полтора раза тверже ортоклаза. Обрабатывать кварц можно корундами и алмазом. Оцвеченная разновидность окиси кремния – гранат – и двуцветный турмалин не менее тверды, чем горный хрусталь (то есть кристаллический кварц).
  • Топаз. Топаз один из весьма твердых самоцветов. Он вдвое тверже кварца, и сходен по твердости со шпинелью и аквамарином.
  • Корунд. Корунд вчетверо более тверд, чем топаз. В одном ряду с корундом стоят карбид вольфрама (в последние годы ювелиры научились делать из этого материала впечатляющие мужские кольца), сапфиры, рубины.
  • Алмаз. Алмаз чемпион твердости среди минералов природного происхождения. Он вчетверо тверже корунда, и даже теоретически приближается к пределу возможной твердости для любых материальных объектов.
Подбирая материалы для натурного варианта шкалы Мооса, следует знать: минералы, добытые в разных месторождениях, могут существенно различаться твердостью. Австралийские алмазы тверже южноафриканских. Сапфиры Шри-Ланки тверже любого рубина, а сапфиры из штата Кашмир – мягче...

Практикующему минерологу полезно иметь в арсенале инструментов набор эталонов Мооса, вмонтированных (для удобства пользования) в металлические трубчатые оправы. Без самого дорого элемента шкалы – алмаза – можно и обойтись, заменив его эльбором, искусственным материалом, по твердости близким к природному алмазу.

Диагностику материалов следует проводить аккуратными короткими движениями эталонных образцов по плоской (и желательно гладкой) поверхности. Нанесенные царапины необходимо рассматривать при оптическом увеличении: невооруженный глаз не всегда в состоянии отличить, какой именно из испытуемых материалов раскрошился, а какой уцелел.

Поскольку основная масса минералов естественного происхождения обладает твердостью в диапазоне от 2-х до 6-ти единиц, проверку полезно начинать с процарапывания исследуемого образца апатитом или стеклом (твердость 5).

Нужно иметь в виду, что различные плоскости кристаллов одного минерала в некоторых случаях могут обладать различными показателями твердости (таков, в частности, кианит) – что само по себе является характерным диагностическим признаком.

Отдельные материалы, структура которых отлична от кристаллической, могут давать ложные результаты исследования. Гематит, находимый в агрегатном состоянии красной охры, может показаться менее твердым, чем есть на самом деле.

Проверка ювелирных вставок, проводимая с целью определения подлинности камня, должна затрагивать участки камня, скрытые от наблюдателя оправой. Оставляя царапину на видимой грани драгоценного камня, можно испортить дорогое изделие!

Справедливости ради нужно отметить, что попытки создать еще более подробную шкалу относительной твердости минералов предпринимались и после Мооса – однако настоящий успех пришелся на долю универсальной шкалы относительной твердости, созданной Карлом Фридрихом Моосом.

Предыдущая статья: Критерии оценки драгоценных камней

Следующая статья: Обзор имитаций бриллиантов

А вы читали другие статьи этого раздела? Что необходимо знать, перед покупкой драгоценных камней

finesell.ru

Шкала твердости Мооса показатели твердости гранита и мрамора

При описании свойств гранита и мрамора – горных пород, наиболее часто используемых при изготовлении надгробных памятников, нередко упоминается так называемая шкала твердости Мооса. Для чего и как она используется, расскажем в нашей статье.

Прежде всего, необходимо понять, зачем необходимо определение твердости камня или металла. Если речь идет о покупателе, то твердость является показателем долговечности и – как следствие – стоимости изделия. Речь может идти как о памятнике из натурального камня, так и, например, о драгоценностях или украшениях. Самый простой пример, известный практически каждому – это способность алмаза царапать стекло. Отсюда берет свое начало самый популярный способ определения подлинности камня.

Но вернемся к изготовлению памятников. Твердость камня исключительно важна для мастера-камнереза, поскольку она определяет целый ряд моментов:

  • трудозатраты и время на обработку заготовки;
  • инструмент, необходимый для работы;
  • применяемые методики камнеобработки;
  • возможность реализовать тот или иной художественный замысел.

Как видим, твердость камней по шкале Мооса имеет широкий спектр применения в коммерческой и промышленной камнеобработке, а ее ценность для специалиста сложно переоценить.

Теперь перенесемся на два столетия назад к истории возникновения шкалы Мооса и ее создателю.

Карл Фридрих Кристиан Моос (Carl Friedrich Christian Mohs) родился 29 января 1773 года в немецком городе Гернроде. История практически не сохранила фактов о его детских и юношеских годах. Известно лишь что Моос посещал Галле-Виттенбергский университет, где изучал химию, физику и математику. После окончания университета и вплоть до 1801 года Моос работал в простой шахте, дослужившись до должности штейгера (шахтного мастера).

В 1802 году Моос переезжает в Австрию. Первой его работой стала систематизация частной коллекции минералов. В 1812 году он обосновывается в австрийском городе Грац, где под руководством эрцгерцога Иоганна Австрийского работает над созданием местного музея и научной академии (впоследствии известной как Грацский технический университет).

Карл Фридрих Христиан Моос - создатель шкалы измерения твердости

Наиболее известным научным достижением Фридриха Мооса стала разработка им шкалы механической твердости минералов. В свое время это было оригинальным решением, поскольку ученые и инженеры ранжировали минералы по их химическому составу, не прибегая к механическому воздействию.

Моос выбрал наиболее практичный и простой способ, предложив шкалу из 10 позиций. Десятую занял самый прочный (в свое время) минерал алмаз, на первой расположился наиболее мягкий тальк. Между ними ученый расположил еще восемь эталонных минералов, которые обозначили промежуточные позиции. В результате получилась следующая таблица:

Относительная твердость Название минерала Химическая формула Аналоги
1 Тальк Mg3Si4O10(OH)2 Графит
2 Гипс CaSO4·2h3O Слюда
3 Кальцит (известковый шпат) CaCO3 Золото, серебро
4 Флюорит (плавиковый шпат) CaF2 Доломит
5 Апатит Ca5(PO4)3(OH-,Cl-,F-) Гематит, лазурит
6 Ортоклаз (калиевый полевой шпат) KAlSi3O8 Опал
7 Кварц (диоксид кремния) SiO2 Гранат, турмалин
8 Топаз Al2SiO4(OH-,F-)2 Аквамарин, изумруд
9 Корунд Al2O3 Сапфир, рубин
10 Алмаз (углерод) C Эльбор

Достаточно странно видеть «по обе стороны» шкалы фактически один и тот же элемент – углерод в виде графита и алмаза. Впрочем, из школьного курса химии можно вспомнить, что алмаз обладает исключительной твердостью лишь благодаря своей сверхплотной кристаллической решетке.

В настоящее время по твердости с алмазом могут конкурировать лишь две его модификации – фуллерит и лонсдейлит, превосходящие его по этому параметру на 58% и 110% соответственно.

Для того, чтобы облегчить проведение замеров в полевых условиях, приведем показатели твердости для предметов, которые гарантированно можно найти в любом кармане:

Относительная твердость Название
2.5 Человеческий ноготь
3.5 Медная монета
5.5 Стекло
6 Лезвие ножа
6.5 Напильник

Как видно из таблицы, закаленная сталь, из которой изготавливают напильники, заметно тверже стекла, но уступает кварцу, имеющему твердость драгоценного камня. Благодаря этому свойству, ювелиры и огранщики долгое время использовали простой напильник или надфиль для определения стеклянных подделок, пока их не сменил гораздо более технологичный рефрактометр.

Теперь приведем показатели твердости для материалов, используемых при изготовлении памятников:

Относительная твердость Камень
3.5 Мрамор
6.5 Гранит

Как видим, мрамор – при всей его эстетичности – весьма и весьма мягок и подвержен эррозии и другим внешним воздействиям. Поэтому, в отличие от гранита, мрамор должен проходить специальную обработку перед установкой памятника на кладбище.

Наконец, укажем твердость металлов, из которых изготавливаются декоративные аксессуары и фурнитура для памятников:

Относительная твердость Металл
3 Бронза
3 Медь
4 Латунь

Данная таблица наглядно демонстрирует причину, по которой изготовители итальянской бронзы на памятники практически полностью перешли на использование латуни – несмотря на ее недостаточно насыщенный, белесый цвет.

В заключение необходимо заметить, что все вышесказанное верно только применительно к веществам в чистом виде. Об этом необходимо знать и помнить, поскольку в наше время производители часто добавляют к металлам примеси для повышения их твердости и прочности. Так, например, в золото (индикатор MOHS 3) часто добавляют никель (значение MOHS 4) – чтобы улучшить показатели прочности готового изделия.

Несмотря на то, что до настоящего времени шкала определения твердости Мооса не потеряла свой актуальности, особенно при проведении полевых измерений, с середины прошлого века геологи и минерологи перешли на склерометры, использующие инденторы – специальные элементы, представляющие собой шарики, конусы или пирамиды, изготовленные из закаленной стали, высокопрочного сплава или алмаза. Но даже значительно превосходя изобретение двухсотлетней давности по точности измерений, современные склерометры не могут даже приблизиться к диапазону значений шкалы Мооса.

funeral.by

Шкала твердости минералов (шкала Мооса)

Минерал

Показатель твердости

Характеристика твердости

Тальк

Гипс природный

Кальцит

Плавиковый шпат

Апатит

Полевой шпат

(ортоклаз)

Кварц

Топаз

Корунд

Алмаз

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Легко чертится ногтем

С трудом чертится ногтем

Стальной нож легко оставляет черту

Стальной нож оставляет черту при небольшом нажиме

Стальной нож оставляет черту при сильном нажиме, минерал на стекле черты не оставляет

Стальной нож не оставляет черты, минерал слегка царапает стекло

Стальной нож не оставляет черты на этих минералах, минералы легко режут стекло

Содержание работы:

Определение твердости

Описание оборудования: 1. Шкала твердости минералов

(шкала Мооса)

С помощью шкалы Мооса твердость определяют следующим образом. Поверхность испытуемых образцов последовательно прочерчивают минералами, входящими в шкалу, начиная с самого мягкого, до тех пор, пока на поверхности образца один из минералов шкалы не оставит царапину. Твердость испытуемого материала находится между твердостью этого и предыдущего минералов. Например, если испытуемый материал царапается апатитом и не царапается плавиковым шпатом (при этом он сам должен царапать плавиковый шпат), то его твердость будет равна 4…5.

Порядок выполнения работы:

С помощью шкалы Мооса твердость определяют следующим образом. Поверхность испытуемых образцов последовательно прочерчивают минералами, входящими в шкалу, начиная с самого мягкого, до тех пор, пока на поверхности образца один из минералов шкалы не оставит царапину. Твердость испытуемого материала находится между твердостью этого и предыдущего минералов. Например, если испытуемый материал царапается апатитом и не царапается плавиковым шпатом (при этом он сам должен царапать плавиковый шпат), то его твердость будет равна 4…5.

Обработка результатов измерений

Материал _________________________________________________

Выводы: _____________________________________________

___________________________________________________________

___________________________________________________________

Раздел II

Керамические материалы

Керамическими называют искусственные каменные материалы, получаемые из глиняных масс путем формования, сушки и последующего обжига. После обжига керамические материалы приобретают значительную прочность, водостойкость, морозостойкость и другие ценные свойства.

Классификация керамических изделий

В основу классификации положено назначение, структура образующего после обжига керамического черепка и качество сырья, применяемого при производстве.

По назначению керамические материалы подразделяются на следующие группы и виды:

  • стеновые материалы – кирпич глиняный обыкновенный, кирпич строительный легкий, камни пустотелые, стеновые панели из кирпича и камней;

  • изделия керамические для облицовки фасадов зданий – их изготовляют глазурованные и неглазурованные, это плитки фасадные, кирпич и камни малогабаритные;

  • изделия керамические для внутренней облицовки зданий – плитки для облицовки стен, плитки для полов крупные и плитки для полов мозаичные;

  • кровельные материалы – глиняная черепица ленточная штампованная, коньковая;

  • трубы керамические – канализационные и дренажные;

  • изделия керамические кислотоупорные – кирпич, плитки, трубы;

  • санитарно-технические изделия – раковины, умывальники, унитазы;

  • керамические и теплоизоляционные материалы – керамзит, аглопорит;

  • огнеупорные материалы – кирпич и камни различной формы для футеровки тепловых промышленных установок.

По структуре черепка – пористые (> 5 %) и плотные (< 5 %). К пористым относятся кирпич, пустотелые камни, черепицы, трубы и другие. Среди плотных керамических материалов следует назвать плитки для полов и клинкерный кирпич для дорожных покрытий.

Керамические материалы бывают глазурованные и неглазурованные. Глазури придают изделиям стойкость к внешним воздействиям, водопроницаемость и высокие декоративные качества.

По качеству сырья керамические материалы разделяют на грубые, тонкие и огнеупорные.

Наиболее распространены: керамический кирпич, керамический пустотелый кирпич и пустотелые керамические камни, керамические плитки для внутренней облицовки стен и керамические плитки для полов. Для оценки керамических материалов в лаборатории проверяют основные их свойства: внешний вид, форму, размеры, степень обжига, предел прочности при сжатии и изгибе, водопоглощение, морозостойкость.

studfiles.net


Смотрите также