Mohs-Härteskala: Testen der Kratzfestigkeit

Inhalt

• Was ist die Mohs-Härteskala?
• Härtevergleiche anstellen
• Mohs-Härteprüfverfahren
• Mohs-Härteprüftipps
• Härte üblicher Gegenstände
• Härte Picks
• Härter als Diamant, weicher als Talk?
• Mohssche Härteskala im Vergleich zu anderen
• Härteschwankungen in einem einzigen Mineral
• Über Härteprüfungen
• Härte, Zähigkeit und Festigkeit
• Verwendung für Härteprüfungen
• Einige Anmerkungen zur Rechtschreibung

Mohs-Härte-Kit: Ein Labor-Mohs-Härteskala-Kit, enthaltend: (1) Talkum; (2) Gips; (3) Calcit; (4) Fluorit; (5) Apatit; (6) Orthoklase; (7) Quarz; (8) Topas; und (9) Korund. Diamant ist in den meisten Kits nicht enthalten, um die Kosten niedrig zu halten. Auch eine Diamantprobe wäre so klein, dass sie in einem Griff befestigt werden müsste, um nützlich zu sein. Kaufen Sie ein Mineralhärte-Kit.

Was ist die Mohs-Härteskala?

Einer der wichtigsten Tests zur Identifizierung von Mineralproben ist der Mohs-Härtetest. Dieser Test vergleicht die Kratzfestigkeit eines Minerals mit zehn Referenzmineralien, der Mohs-Härteskala (siehe Tabelle links). Der Test ist nützlich, da die meisten Proben eines bestimmten Minerals sehr nahe an der gleichen Härte liegen. Dies macht die Härte zu einer zuverlässigen diagnostischen Eigenschaft für die meisten Mineralien.

Friedrich Mohs, ein deutscher Mineraloge, entwickelte die Skala 1812. Er wählte zehn Mineralien mit deutlich unterschiedlicher Härte aus, die von einem sehr weichen Mineral (Talk) bis zu einem sehr harten Mineral (Diamant) reichten. Mit Ausnahme von Diamant sind die Mineralien alle relativ häufig und leicht oder kostengünstig zu erhalten.

Härtevergleiche anstellen

"Härte" ist die Kratzfestigkeit eines Materials. Der Test wird durchgeführt, indem eine scharfe Spitze einer Probe auf eine nicht markierte Oberfläche einer anderen Probe gelegt wird und versucht wird, einen Kratzer zu erzeugen. Hier sind die vier Situationen, die Sie beobachten können, wenn Sie die Härte von zwei Proben vergleichen:

1. Wenn Probe A Probe B zerkratzen kann, ist Probe A härter als Probe B.


2. Wenn Probe A Probe B nicht zerkratzt, ist Probe B härter als Probe A.


3. Wenn die beiden Proben die gleiche Härte aufweisen, können sie sich nicht gegenseitig verkratzen. Möglicherweise werden kleine Kratzer erzeugt, oder es ist schwierig festzustellen, ob ein Kratzer erzeugt wurde.


4. Wenn Probe A von Probe B zerkratzt werden kann, aber von Probe C nicht zerkratzt werden kann, liegt die Härte von Probe A zwischen der Härte von Probe B und Probe C.

Mohs-Härteprüfung: Legen Sie die unbekannte Probe bei der Durchführung des Tests auf eine Tischplatte und halten Sie sie mit einer Hand fest. Legen Sie dann einen Punkt der Referenzprobe auf eine flache, nicht markierte Oberfläche der unbekannten Probe. Drücken Sie das Referenzobjekt fest gegen das Unbekannte und ziehen Sie es mit festem Druck absichtlich über die ebene Fläche. Um Verletzungen zu vermeiden, ziehen Sie die bekannte Probe von Ihrem Körper weg und parallel zu den Fingern, die die unbekannte Probe halten.

Mohs-Härteprüfverfahren

• Beginnen Sie mit dem Auffinden einer glatten, nicht verkratzten Oberfläche zum Testen.


• Halten Sie mit einer Hand die Probe unbekannter Härte fest gegen eine Tischplatte, damit die zu prüfende Oberfläche frei und zugänglich ist. Die Tischplatte stützt die Probe und hilft Ihnen, sie für den Test bewegungslos zu halten.


• Halten Sie eine der Standardhärteproben mit der anderen Hand und legen Sie einen Punkt dieser Probe gegen die ausgewählte flache Oberfläche der unbekannten Probe.


• Drücken Sie die Spitze der Standardprobe fest gegen die unbekannte Probe und ziehen Sie die Spitze der Standardprobe fest über die Oberfläche der unbekannten Probe.


• Untersuchen Sie die Oberfläche der unbekannten Probe. Beseitigen Sie mit einem Finger alle Mineralfragmente oder Pulver, die erzeugt wurden. Hat der Test einen Kratzer erzeugt? Achten Sie darauf, Mineralpulver oder Rückstände nicht mit Kratzern zu verwechseln. Ein Kratzer ist eine deutliche Rille in der Mineraloberfläche, keine Markierung auf der Oberfläche, die wegwischt.


• Führen Sie den Test ein zweites Mal durch, um Ihre Ergebnisse zu bestätigen.

Mohs-Härteprüftipps

• Eine Liste der Mineralien in der Reihenfolge ihrer Härte kann eine nützliche Referenz sein. Wenn Sie feststellen, dass eine Probe eine Mohs-4-Härte aufweist, können Sie schnell eine Liste potenzieller Mineralien abrufen.


• Übung und Erfahrung verbessern Ihre Fähigkeiten, wenn Sie diesen Test machen. Sie werden schneller und sicherer.


• Wenn die Härte der unbekannten Probe etwa 5 oder weniger beträgt, sollten Sie in der Lage sein, ohne große Anstrengung einen Kratzer zu erzeugen. Wenn jedoch die unbekannte Probe eine Härte von etwa 6 oder mehr aufweist, erfordert die Herstellung eines Kratzers etwas Kraft. Halten Sie bei diesen Proben das Unbekannte fest gegen den Tisch, legen Sie die Standardprobe dagegen, drücken Sie mit Entschlossenheit fest auf die Probe und ziehen Sie die Standardprobe durch langsames Halten des Drucks über die Oberfläche des Unbekannten.


• Lassen Sie sich nicht von einem weichen Standardexemplar täuschen, das eine Markierung auf einem harten Unbekannten erzeugt. Dieses Zeichen ist wie das, was ein Stück Kreide auf einer Tafel hervorbringt. Es wird abwischen, ohne einen Kratzer zu hinterlassen. Wischen Sie mit dem Finger über die getestete Oberfläche. Wenn ein Kratzer erzeugt wurde, ist eine Rille sichtbar. Wenn Flecken wegwischen, wurde kein Kratzer erzeugt.


• Einige harte Materialien sind auch sehr spröde. Wenn eine Ihrer Proben eher bricht oder bröckelt als kratzt, müssen Sie beim Durchführen des Tests sehr vorsichtig sein. Das Testen von winzigen oder körnigen Proben kann schwierig sein.


• Einige Proben enthalten Verunreinigungen. Wenn die Ergebnisse Ihres Tests nicht sichtbar schlüssig sind oder wenn die Informationen aus Ihrem Test nicht mit anderen Eigenschaften übereinstimmen, zögern Sie nicht, den Test erneut durchzuführen. Möglicherweise wurde ein kleines Stück Quarz (oder eine andere Verunreinigung) in eine Ihrer Proben eingebettet.


• Sei nicht feige! Dies ist ein sehr häufiges Problem. Einige Leute reiben beiläufig ein Exemplar hin und her gegen ein anderes und suchen dann nach einer Markierung. So wird der Test nicht durchgeführt.Dies geschieht mit einer einzigen, entschlossenen Bewegung mit dem Ziel, einen Kratzer zu schneiden.


• Achtung. Wenn Sie das unbekannte Exemplar gegen den Tisch halten, positionieren Sie es so, dass das bekannte Exemplar nicht über einen Ihrer Finger gezogen wird.


• Dieser Test sollte auf einem Labortisch oder einer Werkbank mit einer dauerhaften Oberfläche oder einem Schutzüberzug durchgeführt werden. Führen Sie diese Art der Prüfung nicht an feinen Möbeln durch.


• Testen Sie winzige Partikel oder Körner, indem Sie sie zwischen zwei Teile eines Indexminerals legen und zusammenkratzen. Wenn die Körner härter sind als das Indexmineral, entstehen Kratzer. Wenn die Körner weicher sind, schmieren sie.

Härte üblicher Gegenstände

Einige Leute verwenden einige allgemeine Gegenstände für schnelle Härtetests. Zum Beispiel kann ein Geologe auf dem Gebiet immer ein Taschenmesser tragen. Das Messer kann für einen schnellen Härtetest verwendet werden, um festzustellen, ob eine Probe härter oder weicher als Mohs 5 bis 6,5 ist.

Bevor Sie diese Objekte als schnelle Testwerkzeuge verwenden, sollten Sie ihre Härte überprüfen. Einige Messer haben härteren Stahl als andere. Testen Sie Ihre und dann wissen Sie, wie hart sie sind.

Diese allgemeinen Objekte können auch nützlich sein, wenn Sie keine Referenzmineralien haben. Wir haben Quarz in diese Liste aufgenommen, weil es ein allgegenwärtiges Mineral ist. Auf dem Feld sind Sie oft nur ein paar Schritte von einem Stück Quarz entfernt.

Mohs-Härte-Picks: Härtepicks sind einfach zu bedienen. Sie haben einen Messingstift und einen Legierungs- "Dorn", der für die Härteprüfung verwendet wird. Platzieren Sie die scharfe Spitze eines Plektrums auf Ihrem unbekannten Objekt und ziehen Sie es über die Oberfläche. Es wird entweder einen Kratzer erzeugen, über die Oberfläche gleiten oder eine Spur von Metall hinterlassen. Sie werden mit einer Härte von 2 (Kunststoffpunkt), 3 (Kupferpunkt) und 4 bis 9 (sorgfältig ausgewählte Legierungen) geliefert. Sie eignen sich hervorragend zum Testen kleiner Proben oder zum Testen kleiner Körner, die in einem Gestein eingebettet sind. Diese Härtepicks sind im Laden erhältlich.

Härte Picks

Eine Alternative zur Verwendung der Referenzmineralien zum Testen ist eine Reihe von "Härte-Picks". Diese Picks haben scharfe Metallspitzen, die Sie für sehr genaue Tests verwenden können. Die Picks ermöglichen viel mehr Kontrolle und ihre scharfen Spitzen können verwendet werden, um kleine Mineralkörner in einem Gestein zu testen.

Die scharfen Picks können leicht verwendet werden und erzeugen entweder einen Kratzer, wenn sie härter sind als die zu testende Probe, oder hinterlassen einen winzigen Metallstreifen, wenn sie weicher sind. Untersuchen Sie die Teststelle mit einer Handlinse, um die Ergebnisse Ihres Tests zu sehen.

Wir haben Härtepicks verwendet und denken, dass sie einen tollen Job machen. Sie sind einfacher zu verwenden und genauer als das Testen mit Proben. Sie können nachgeschliffen werden, wenn sie stumpf sind. Der einzige Nachteil ist der Preis (ca. 80 US-Dollar pro Set).

Härter als Diamant, weicher als Talk?

Diamant ist nicht die härteste bekannte Substanz, aber die härtesten Materialien sind viel seltener. Forscher haben berichtet, dass Wurtzit-Bornitrid und Lonsdaleit härter sein können als Diamant.

Es ist unwahrscheinlich, dass Sie ein Mineral finden, das weicher als Talk ist. Einige Metalle sind jedoch weicher. Dazu gehören: Cäsium, Rubidium, Lithium, Natrium und Kalium. Sie werden wahrscheinlich nie ihre Härte testen müssen.

Mohs - Vickers Härtevergleich: Dieses Diagramm vergleicht die Härte von Indexmineralien der Mohsschen Härteskala (eine ganzzahlige Skala) mit ihrer Vickersschen Härte (eine kontinuierliche Skala). Mohs-Härte ist ein Widerstand gegen Kratzer, während Vickers-Härte ein Widerstand gegen Eindrücken unter Druck ist. Die Grafik zeigt den großen Unterschied zwischen der Vickers-Härte von Korund und Diamant, die auf der Mohs-Härteskala nur eine Einheit voneinander entfernt sind.

Mohssche Härteskala im Vergleich zu anderen

Als Friedrich Mohs 1812 seine Härteskala entwickelte, waren nur sehr wenige Informationen über die Mineralhärte verfügbar. Er wählte einfach zehn Mineralien mit unterschiedlicher Härte aus und platzierte sie willkürlich auf einer ganzzahligen Skala von 1 bis 10. Dabei handelte es sich um eine relative Skala, in der ein Mineral unbekannter Härte anhand einer Gruppe von zehn Indexmineralien getestet werden konnte, um festzustellen, wo es sich befand die Skala.

Die Mohs-Waage hat sich bewährt und wird seit über 200 Jahren weltweit eingesetzt - vor allem, weil sie einfach zu handhaben, kostengünstig ist und von den Menschen schnell verstanden wird. Andere Härtetests wurden entwickelt, aber keiner von ihnen ist so weit verbreitet.

Eine "Mohs-Härte" ist ein Vergleich der "Kratzfestigkeit" auf einer relativen Ganzzahlskala. Die meisten anderen Härteskalen verwenden die "Eindrückfestigkeit unter einem Stift, auf den über einen bestimmten Zeitraum ein bestimmter Druck ausgeübt wird" Diese Tests unterscheiden sich von der Mohsschen Härte in ihrem Verfahren. Sie sind alle Tests der Beständigkeit gegenüber Atomen, die durch Druck gegen die Oberfläche einer Mineralprobe aus ihrer Position entfernt werden.

Eine dieser Skalen ist die Vickers-Härteskala. Im Vickers-Test wird die Größe der Einbuchtung mikroskopisch geschätzt und zur Berechnung eines Härtewerts herangezogen. Die Vickers-Härtewerte bilden eine kontinuierliche Skala, die im Vergleich zu den ganzzahligen Werten der Mohs-Skala mehr Informationen über die Härte von Mineralien liefert. Eine Tabelle, die die Mineralien der Mohs-Skala mit ihrer Vickers-Härte vergleicht, wird hier zusammen mit einem Diagramm der Daten gezeigt. Die Grafik zeigt, dass die Lücken zwischen den ganzzahligen Werten der Mohs-Skala in Bezug auf die Vickers-Härte nicht einheitlich sind. Außerdem sind die Lücken zwischen Mineralien mit höherer Mohs-Härte viel breiter als die zwischen den weicheren Mineralien. In Bezug auf die Vickers-Härte ist Diamant enorm härter als Korund.

Am besten lernen Sie Mineralien kennen, indem Sie eine Sammlung kleiner Proben verwenden, die Sie handhaben, untersuchen und ihre Eigenschaften beobachten können. Preiswerte Mineraliensammlungen sind im Laden erhältlich.

Härteschwankungen in einem einzigen Mineral

Obwohl in Nachschlagewerken und Websites häufig für jedes Mineral eine einzige Härte angegeben ist, weisen viele Mineralien eine unterschiedliche Härte auf. Sie haben eine größere oder kleinere Härte, abhängig von der Richtung, in der sie zerkratzt werden.

Ein bekanntes Beispiel für ein Mineral mit variabler Härte ist Zyanit. Kyanit kommt häufig in klingenförmigen Kristallen vor. Diese Kristalle haben eine Härte von etwa 5, wenn sie parallel zur Längsachse des Kristalls geprüft werden, und eine Härte von etwa 7, wenn sie parallel zur Längsachse eines Kristalls geprüft werden. Warum? Diese unterschiedlichen Richtungen treffen auf unterschiedliche Bindungsumgebungen im Zyanitkristall. Die Bindungen, die dem Kratzen parallel zur Längsachse des mit einer Klinge versehenen Kristalls widerstehen, sind schwächer als diejenigen, die beim Kratzen über die Breite des Kristalls auftreten. Zwischenhärten treten in andere Richtungen auf.

Ein anderes Beispiel ist Diamant. Die Menschen, die Diamanten schneiden, wissen seit Hunderten von Jahren um seine variable Härte. Sie wissen, dass ein Diamantkristall parallel zu den oktaedrischen Kristallflächen kaum zu sägen und nur schwer zu polieren ist. Der Diamant kann durch Spalten in diese Richtung gebrochen werden, und die beste Methode zum Schneiden in diese Richtung ist ein Laser. Die weichste und beste Richtung zum Sägen oder Polieren eines Diamantkristalls verläuft parallel zu seinen kubischen Kristallflächen. Diese Informationen sind ein wichtiges Wissen für die Handwerker, die die Gestaltung eines facettierten Diamanten planen. Es zu verstehen und damit zu arbeiten, spart Zeit, Geld und schafft ein besseres Produkt mit weniger Abfall.

Verwitterung kann auch die Härte einer Mineralprobe beeinflussen. Durch Verwitterung ändert sich die Zusammensetzung der Mineralien, wobei das Verwitterungsprodukt normalerweise weicher ist als das ursprüngliche Material. Bei der Prüfung der Härte, der Streifenbildung oder anderer Eigenschaften eines Minerals empfiehlt sich eine Prüfung auf einer frisch gebrochenen Oberfläche mit erwartetem Glanz, die keiner Witterung ausgesetzt war.

Über Härteprüfungen

Der von Friedrich Mohs entwickelte Härtetest war der erste bekannte Test zur Beurteilung der Kratzfestigkeit eines Materials. Es ist ein sehr einfacher, aber ungenauer Vergleichstest. Vielleicht hat es seine Einfachheit ermöglicht, der am häufigsten verwendete Härtetest zu werden.

Seit der Entwicklung der Mohs-Skala im Jahr 1812 wurden viele verschiedene Härteprüfungen erfunden. Dazu gehören Tests von Brinell, Knoop, Rockwell, Shore und Vickers. Bei jedem dieser Tests wird ein winziger "Eindringkörper" verwendet, der mit einer sorgfältig gemessenen Kraft auf das zu testende Material aufgebracht wird. Aus der Größe oder Tiefe der Einbuchtung und dem Kraftaufwand wird dann ein Härtewert berechnet.

Da jeder dieser Tests ein anderes Gerät und andere Berechnungen verwendet, können sie nicht direkt miteinander verglichen werden. Wenn der Knoop-Härtetest durchgeführt wurde, wird die Zahl normalerweise als "Knoop-Härte" angegeben. Aus diesem Grund sollten die Ergebnisse des Mohs-Härtetests auch als "Mohs-Härte" angegeben werden.

Warum gibt es so viele verschiedene Härteprüfungen? Die Art der Prüfung richtet sich nach Größe, Form und sonstigen Merkmalen der zu prüfenden Probekörper. Obwohl sich diese Tests stark vom Mohs-Test unterscheiden, besteht eine gewisse Korrelation zwischen ihnen.

Härte, Zähigkeit und Festigkeit

Denken Sie beim Testen der Härte daran, dass Sie die "Kratzfestigkeit" testen. Während des Tests können einige Materialien auf andere Weise versagen. Sie könnten brechen, sich verformen oder zerbröckeln, anstatt zu kratzen. Harte Materialien brechen oft unter Belastung. Dies ist ein Mangel an Zähigkeit. Andere Materialien können sich unter Belastung verformen oder zerbröckeln. Diesen Materialien fehlt die Festigkeit. Denken Sie immer daran, dass Sie auf Kratzfestigkeit prüfen. Lassen Sie sich nicht von anderen Arten von Fehlern in der zu testenden Probe täuschen.

Verwendung für Härteprüfungen

Der Mohs-Härtetest wird fast ausschließlich zur Bestimmung der relativen Härte von Mineralproben verwendet. Dies geschieht im Rahmen eines Mineralidentifizierungsverfahrens vor Ort, in einem Klassenzimmer oder in einem Labor, wenn leicht identifizierbare Proben untersucht werden oder anspruchsvollere Tests nicht verfügbar sind.

In der Industrie werden andere Härtetests durchgeführt, um die Eignung eines Materials für einen bestimmten industriellen Prozess oder eine bestimmte Endanwendung zu bestimmen. Härtetests werden auch in Herstellungsprozessen durchgeführt, um zu bestätigen, dass Härtungsbehandlungen wie Tempern, Anlassen, Aushärten oder Einsatzhärten gemäß Spezifikation durchgeführt wurden.

Einige Anmerkungen zur Rechtschreibung

Die Mohs-Härteskala ist nach ihrem Erfinder Friedrich Mohs benannt. Dies bedeutet, dass beim Eingeben des Testnamens kein Apostroph erforderlich ist. "Mohs" und "Mohs" sind falsch.

Google ist sehr schlau in Bezug auf diese Namen. Sie können sogar "Moes-Härteskala" als Abfrage eingeben und Google weiß, dass Ergebnisse für "Mohs-Härteskala" zurückgegeben werden. :-)