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摩氏硬度计怎么用:十级标准矿物与四件代用品如何对号

路边捡到一块浅色石头,小刀一划留下一道白痕,多半会被当场叫作滑石。白痕常常只是刀刃碾下的粉末,指头一抹就掉,并不是刻进石头的沟。硬度测的是抵抗被刻划的本领,先分清粉末与沟痕,再谈它落在第几级。

先看刻划留下的痕迹:抹不掉的沟痕才算数,能擦掉的粉末不算

先看刻划结果:留下沟痕的一方更硬,能擦掉的粉末不算数。用矿物新鲜的尖棱,在代用品光滑面上划出 2–3 毫米的短道,擦去浮粉再看。沟痕仍在,说明前者硬度高于对方;只留白粉,说明被划的是软的一方,或棱角本身被碾碎。

反过来再划一次才稳。A 能划动 B、B 划不动 A,就判 A 硬于 B;互相都能留下沟痕,硬度大致相当;两边都划不动,说明待测物比两者都硬。这一步把能不能划变成谁比谁硬,是整套测试里唯一不可省的动作。

标准矿物共十级:从滑石到金刚石只排先后,级差并不等距

标准矿物共分十档,由软到硬依次是滑石、石膏、方解石、萤石、磷灰石、正长石、石英、黄玉、刚玉、金刚石。它是一把顺序尺,只排先后,不排倍数。能划动方解石而被萤石划动,硬度便落在第三与第四档之间。

级差不是等距的,这一点最容易被忽略。摩氏硬度只表示刻划先后,不表示硬了多少倍,靠近金刚石一端的绝对硬度增幅,远大于靠近滑石一端。因此硬一级不能换算成抗压强度或耐磨倍数,只能当作排序使用。

最硬的判据是代用品分级:指甲、铜钥匙、小刀、玻璃各卡住一档

最硬的判据其实是随身代用品。指甲约 2–2.5 级,铜钥匙约 3–3.5 级,小刀刃与窗玻璃约 5–5.5 级,钢锉约 6.5 级。四样东西把十档压缩成几段,野外不用带标准矿物盒,也能把未知矿物卡进区间。

用法是逐级试,而不是逐件试。先用指甲,划不动再换铜钥匙,再换小刀,最后用玻璃或钢锉,每升一档都重划一次新鲜面。被小刀划动、却划不动玻璃的,记作约 5 级;连钢锉都划不动的,只记高于钢锉。代用品只能给区间,给不出小数点的精度。

混进来的误判有风化面、粉末条痕与方向性硬度

混进来的误判有三种。风化面比新鲜面软,外壳一划就出痕、内部却划不动,容易被判低一两级;条痕板上的白粉来自瓷板自身,常被当成软矿物掉下的粉末;更隐蔽的是同一种矿物在不同方向上硬度并不相同。

方向性硬度值得单列。蓝晶石沿柱体延长方向约 4.5–5 级,垂直方向却到 6.5–7 级,同一晶体两个方向差出两级以上,旧称二硬石。刻划前先看晶面朝向,在相互垂直的两个方向各划一次,取较高值。只划一个方向就定级,会把蓝晶石错当成两种矿物。

关键数据

下列数值为常见范围,代用品硬度随合金成分与刃口状态会有半档浮动,同一把小刀新旧不同也能差出一截。本文判断:把硬度记成区间比记成单点更诚实,因为随身代用品本身没有标定值,写死的读数反而更不可靠。

  • 摩氏硬度计共 10 级:滑石、石膏、方解石、萤石、磷灰石、正长石、石英、黄玉、刚玉、金刚石
  • 指甲约 2–2.5 级,铜钥匙约 3–3.5 级,小刀与窗玻璃约 5–5.5 级
  • 钢锉约 6.5 级,未上釉瓷板约 6.5–7 级
  • 刻划用新鲜尖棱,划出 2–3 毫米的短道,擦去浮粉后看沟痕
  • 蓝晶石平行柱长方向约 4.5–5 级,垂直方向约 6.5–7 级

边界:细粒集合体与方向性硬度都会让刻划结果失真

边界出现在细粒集合体上。由无数小颗粒组成的块体,刻划时掉的是整颗颗粒,不是被刀刃犁出的沟,测到的其实是颗粒间的胶结强度,往往比同种矿物的单晶低一到两级。土状、粉末状样品更无法刻划,只能改测条痕与比重。

另一处边界是硬度高过瓷板的矿物。石英、黄玉、刚玉在条痕板上划不出粉末,只会在板面留下刻槽,此时硬度仍能定案,条痕法则失效。本文判断,遇到高硬度样品,应把刻划结果与光泽、解理并列,而不是反复加力去划。

参考文献

  • 潘兆橹 主编.《结晶学及矿物学》. 地质出版社, 1993. —— 硬度与摩氏硬度计。
  • Klein C., Dutrow B. Manual of Mineral Science. 23rd ed. Wiley, 2007. —— Mohs scale of hardness.
  • Nesse W. D. Introduction to Mineralogy. Oxford University Press, 2000. —— 刻划硬度与硬度各向异性。
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文章名称:摩氏硬度计怎么用:十级标准矿物与四件代用品如何对号
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