Geologi

Mohs Hardness Scale: Menguji Perlawanan untuk Menjadi Tergores

Posted on
Pengarang: Laura McKinney
Tanggal Pembuatan: 5 April 2021
Tanggal Pembaruan: 14 Boleh 2024
Anonim
Mohs Hardness Scale: Menguji Perlawanan untuk Menjadi Tergores - Geologi
Mohs Hardness Scale: Menguji Perlawanan untuk Menjadi Tergores - Geologi

Isi


Mohs Hardness Kit: Kit Skala Kekerasan Mohs laboratorium yang berisi: (1) talek; (2) gipsum; (3) kalsit; (4) fluorit; (5) apatite; (6) ortoklas; (7) kuarsa; (8) topaz; dan (9) korundum. Berlian tidak termasuk dalam sebagian besar kit untuk menekan biaya. Juga spesimen berlian akan sangat kecil sehingga perlu dipasang di pegangan untuk menjadi berguna. Beli Kit Kekerasan Mineral.

Apa itu Mohs Hardness Scale?




Salah satu tes paling penting untuk mengidentifikasi spesimen mineral adalah Uji Kekerasan Mohs. Tes ini membandingkan ketahanan suatu mineral untuk tergores oleh sepuluh mineral referensi yang dikenal sebagai Skala Kekerasan Mohs (lihat tabel di sebelah kiri). Tes ini bermanfaat karena sebagian besar spesimen mineral yang diberikan sangat dekat dengan kekerasan yang sama. Ini menjadikan kekerasan sebagai properti diagnostik yang andal untuk sebagian besar mineral.

Friedrich Mohs, seorang ahli mineral dari Jerman, mengembangkan skala pada tahun 1812. Dia memilih sepuluh mineral dengan kekerasan yang sangat berbeda yang berkisar dari mineral yang sangat lunak (bedak) hingga mineral yang sangat keras (berlian). Dengan pengecualian intan, mineral-mineral tersebut semuanya relatif umum dan mudah atau murah untuk didapatkan.





Membuat Perbandingan Kekerasan

"Hardness" adalah ketahanan material untuk tergores. Pengujian dilakukan dengan menempatkan titik tajam dari satu spesimen pada permukaan yang tidak bertanda spesimen lain dan berusaha menghasilkan goresan. Berikut adalah empat situasi yang mungkin Anda amati ketika membandingkan kekerasan dua spesimen:

  1. Jika Spesimen A dapat menggores Spesimen B, maka Spesimen A lebih sulit daripada Spesimen B.

  2. Jika Spesimen A tidak menggores Spesimen B, maka Spesimen B lebih sulit daripada Spesimen A.

  3. Jika kedua spesimen sama dalam kekerasan maka mereka akan relatif tidak efektif untuk menggaruk satu sama lain. Goresan kecil mungkin dihasilkan, atau mungkin sulit untuk menentukan apakah goresan dihasilkan.

  4. Jika Spesimen A dapat tergores dengan Spesimen B tetapi tidak dapat tergores dengan Spesimen C, maka kekerasan Spesimen A adalah antara kekerasan Spesimen B dan Spesimen C.


Uji kekerasan Mohs: Saat melakukan tes, letakkan spesimen yang tidak diketahui di atas meja dan pegang dengan kuat di satu tempat. Kemudian tempatkan titik spesimen referensi pada permukaan datar dan tidak bertanda dari spesimen yang tidak diketahui. Tekan spesimen referensi dengan kuat ke arah yang tidak diketahui, dan dengan sengaja seret ke permukaan yang rata sambil menekan dengan kuat. Untuk menghindari cedera, seret spesimen yang diketahui menjauh dari tubuh Anda dan sejajar dengan jari-jari yang memegang spesimen yang tidak diketahui.


Prosedur Pengujian Kekerasan Mohs

  • Mulailah dengan mencari permukaan yang halus dan tidak tergores untuk pengujian.

  • Dengan satu tangan, pegang spesimen dengan kekerasan yang tidak diketahui dengan kuat di atas meja sehingga permukaan yang akan diuji terbuka dan dapat diakses. Bagian atas meja mendukung spesimen dan membantu Anda memegangnya agar tidak bergerak selama pengujian.

  • Pegang salah satu spesimen kekerasan standar di sisi lain dan tempatkan titik spesimen itu pada permukaan datar yang dipilih dari spesimen yang tidak diketahui.

  • Tekan dengan kuat titik spesimen standar terhadap spesimen yang tidak diketahui, dan tarik dengan kuat titik spesimen standar di seluruh permukaan spesimen yang tidak diketahui.

  • Periksa permukaan spesimen yang tidak diketahui. Dengan jari, singkirkan fragmen mineral atau bubuk yang diproduksi. Apakah tes menghasilkan goresan? Hati-hati jangan sampai membingungkan bubuk mineral atau residu dengan goresan. Sebuah goresan akan menjadi potongan alur yang berbeda pada permukaan mineral, bukan tanda pada permukaan yang terhapus.

  • Lakukan tes ini untuk kedua kalinya untuk mengonfirmasi hasil Anda.

Tip Pengujian Kekerasan Mohs

  • Daftar mineral dalam urutan kekerasan dapat menjadi referensi yang berguna. Jika Anda menentukan bahwa spesimen memiliki kekerasan Mohs 4, Anda dapat dengan cepat mendapatkan daftar mineral potensial.

  • Latihan dan pengalaman akan meningkatkan kemampuan Anda saat melakukan tes ini. Anda akan menjadi lebih cepat dan lebih percaya diri.

  • Jika kekerasan spesimen yang tidak diketahui sekitar 5 atau kurang, Anda harus dapat menghasilkan goresan tanpa banyak usaha. Namun, jika spesimen yang tidak diketahui memiliki kekerasan sekitar 6 atau lebih besar, maka menghasilkan goresan akan membutuhkan kekuatan. Untuk spesimen-spesimen itu, pegang yang tidak dikenal dengan kuat di atas meja, tempatkan spesimen standar di atasnya, tekan dengan kuat dengan tekad, lalu tahan tekanan dengan perlahan seret spesimen standar melintasi permukaan yang tidak diketahui.

  • Jangan tertipu oleh spesimen standar lunak menghasilkan tanda pada yang tidak diketahui keras. Tanda itu seperti apa yang dihasilkan sepotong kapur di papan tulis. Ini akan dihapus tanpa meninggalkan goresan. Usap jari Anda di permukaan yang diuji. Jika goresan diproduksi, akan ada alur yang terlihat. Jika tanda dihapus maka goresan tidak diproduksi.

  • Beberapa bahan keras juga sangat rapuh. Jika salah satu spesimen Anda rusak atau hancur daripada tergores, Anda harus sangat berhati-hati saat melakukan tes. Menguji spesimen kecil atau granular bisa sulit.

  • Beberapa spesimen mengandung kotoran. Jika hasil tes Anda tidak terlihat konklusif, atau jika informasi dari tes Anda tidak sesuai dengan properti lainnya, jangan ragu untuk melakukan tes lagi. Mungkin saja sepotong kecil kuarsa (atau pengotor lain) tertanam di salah satu spesimen Anda.

  • Jangan lemah! Ini adalah masalah yang sangat umum. Beberapa orang dengan santai menggosok satu spesimen bolak-balik terhadap spesimen lain dan kemudian mencari tanda. Itu bukan bagaimana tes dilakukan.Hal ini dilakukan dengan gerakan tunggal yang ditentukan dengan tujuan memotong goresan.

  • Hati-hati. Saat Anda memegang spesimen yang tidak dikenal di atas meja, posisikan sehingga spesimen yang diketahui tidak akan ditarik melewati salah satu jari Anda.

  • Tes ini harus dilakukan di atas meja lab atau bangku kerja dengan permukaan yang tahan lama atau penutup pelindung. Jangan lakukan pengujian jenis ini pada furnitur yang bagus.

  • Uji partikel atau butiran kecil dengan menempatkannya di antara dua bagian mineral indeks dan mengikisnya menjadi satu. Jika butir lebih keras dari mineral indeks, goresan akan dihasilkan. Jika butirannya lebih lunak mereka akan luntur.

Kekerasan Objek Umum




Beberapa orang menggunakan beberapa objek umum untuk pengujian kekerasan cepat. Misalnya, seorang ahli geologi di lapangan mungkin selalu membawa pisau saku. Pisau dapat digunakan untuk uji kekerasan cepat untuk menentukan apakah spesimen lebih keras atau lebih lunak daripada Mohs 5 hingga 6.5.

Sebelum menggunakan benda-benda ini sebagai alat pengujian cepat, ada baiknya untuk mengkonfirmasi kekerasannya. Beberapa pisau memiliki baja yang lebih keras daripada yang lain. Uji milik Anda dan kemudian Anda tahu kekerasannya.

Benda-benda umum ini juga dapat berguna jika Anda tidak memiliki satu set mineral referensi. Kami memasukkan kuarsa dalam daftar ini karena merupakan mineral di mana-mana. Di lapangan Anda seringkali hanya berjarak beberapa langkah dari sepotong kuarsa.

Pilihan kekerasan Mohs: Pilihan kekerasan mudah digunakan. Mereka memiliki stylus kuningan dan "pick" alloy yang digunakan untuk pengujian kekerasan. Tempatkan titik tajam pick pada spesimen Anda yang tidak dikenal dan seret ke permukaan. Ini akan menghasilkan goresan, meluncur di permukaan, atau meninggalkan jejak logam. Mereka dilengkapi dengan kekerasan 2 (titik plastik), 3 (titik tembaga), dan 4 hingga 9 (paduan yang dipilih dengan cermat). Mereka bagus untuk menguji spesimen kecil atau untuk menguji butiran kecil yang tertanam di batu. Pilihan kekerasan ini tersedia di toko.

Pilihan Kekerasan

Alternatif untuk menggunakan mineral referensi untuk pengujian adalah serangkaian "pilihan kekerasan." Pilihan ini memiliki titik logam tajam yang dapat Anda gunakan untuk pengujian yang sangat akurat. Pilihannya memungkinkan kontrol lebih besar, dan titik tajamnya dapat digunakan untuk menguji butiran mineral kecil di batu.

Pilihan tajam dapat digunakan dengan mudah dan baik menghasilkan goresan jika mereka lebih sulit daripada spesimen yang diuji atau meninggalkan lapisan kecil logam jika mereka lebih lembut. Periksa situs uji dengan lensa tangan untuk melihat hasil tes Anda.

Kami telah menggunakan kekerasan dan berpikir bahwa mereka melakukan pekerjaan dengan baik. Mereka lebih mudah digunakan dan lebih akurat daripada pengujian dengan spesimen. Mereka dapat dibentuk kembali ketika mereka tumpul. Satu-satunya downside adalah harga mereka (sekitar $ 80 per set).

Lebih keras dari Diamond, Lebih Lembut dari Talk?

Berlian bukanlah zat yang paling sulit diketahui, tetapi bahan yang lebih keras jauh lebih jarang. Para peneliti telah melaporkan bahwa wurtzite boron nitride dan lonsdaleite bisa lebih sulit daripada berlian.

Tidak mungkin Anda akan menemukan mineral yang lebih lunak daripada bedak. Namun, beberapa logam lebih lunak. Ini termasuk: cesium, rubidium, litium, natrium, dan kalium. Anda mungkin tidak perlu menguji kekerasan mereka.

Perbandingan kekerasan Mohs - Vickers: Bagan ini membandingkan kekerasan indeks mineral skala kekerasan Mohs (skala integer) dengan kekerasan Vickers mereka (skala kontinu). Kekerasan Mohs adalah resistensi terhadap goresan, sedangkan kekerasan Vickers adalah resistensi terhadap lekukan di bawah tekanan. Grafik menunjukkan perbedaan besar antara kekerasan Vickers dari korundum dan berlian - yang hanya berjarak satu unit pada skala kekerasan Mohs.

Skala Kekerasan Mohs Dibandingkan Dengan Lainnya



Ketika Friedrich Mohs mengembangkan skala kekerasannya pada tahun 1812, sangat sedikit informasi tentang kekerasan mineral yang tersedia. Dia hanya memilih sepuluh mineral yang bervariasi dalam kekerasan dan secara sewenang-wenang menempatkannya pada skala bilangan bulat dari 1 hingga 10. Itu adalah skala relatif di mana mineral dengan kekerasan yang tidak diketahui dapat diuji terhadap sekelompok sepuluh mineral indeks untuk melihat di mana ia ditempatkan pada skala.

Skala Mohs telah bertahan dalam ujian waktu dan telah digunakan secara luas di seluruh dunia selama lebih dari 200 tahun - terutama karena mudah dilakukan, murah, dan orang-orang dengan cepat memahaminya. Tes kekerasan lainnya telah dirancang tetapi tidak ada yang digunakan secara luas.

“Kekerasan Mohs” adalah perbandingan skala relatif dari “ketahanan terhadap goresan.” Sebagian besar skala kekerasan lainnya menggunakan “ketahanan terhadap lekukan di bawah stylus yang menerapkan sejumlah tekanan tertentu untuk jangka waktu tertentu.” Meskipun tes ini berbeda dari kekerasan Mohs dalam prosedur mereka, mereka semua adalah tes ketahanan terhadap atom yang terlepas dari posisi mereka dengan tekanan terhadap permukaan spesimen mineral.

Salah satu skala ini adalah Skala Kekerasan Vickers. Dalam uji Vickers, ukuran lekukan diperkirakan secara mikroskopis dan digunakan untuk menghitung nilai kekerasan. Nilai kekerasan Vickers membentuk skala kontinu yang menyediakan informasi lebih lanjut tentang kekerasan mineral jika dibandingkan dengan nilai integer skala Mohs. Tabel yang membandingkan mineral skala Mohs dengan kekerasan Vickers mereka ditampilkan di sini bersama dengan grafik data. Grafik menunjukkan bahwa dalam hal kekerasan Vickers, kesenjangan antara nilai integer dari skala Mohs tidak lebarnya seragam. Selain itu kesenjangan antara mineral dengan kekerasan Mohs yang lebih tinggi jauh lebih luas daripada yang di antara mineral yang lebih lunak. Dalam hal kekerasan Vickers, berlian jauh lebih sulit daripada korundum.

Cara terbaik untuk belajar tentang mineral adalah belajar dengan koleksi spesimen kecil yang dapat Anda tangani, periksa, dan amati propertinya. Koleksi mineral murah tersedia di Store.

Variasi Kekerasan dalam Mineral Tunggal

Meskipun buku referensi dan situs web sering mendaftar satu kekerasan untuk setiap mineral, banyak mineral memiliki kekerasan variabel. Mereka memiliki kekerasan yang lebih besar atau lebih kecil tergantung pada arah di mana mereka sedang tergores.

Contoh mineral yang terkenal dengan kekerasan variabel adalah kyanite. Kyanite sering terjadi pada kristal berbentuk pisau. Kristal-kristal ini memiliki kekerasan sekitar 5 jika diuji sejajar dengan sumbu panjang kristal, dan kekerasan sekitar 7 jika diuji paralel dengan sumbu pendek kristal. Mengapa? Arah yang berbeda ini bertemu dengan lingkungan ikatan yang berbeda dalam kristal kyanit. Ikatan yang menahan goresan sejajar dengan sumbu panjang kristal berbilah lebih lemah daripada yang ditemukan saat menggaruk lebar kristal. Kekerasan menengah ditemui di arah lain.

Contoh lain adalah berlian. Orang-orang yang memotong berlian telah mengetahui tentang kekerasan variabelnya selama ratusan tahun. Mereka tahu bahwa sejajar dengan permukaan kristal oktahedral, kristal berlian hampir mustahil untuk dilihat dan sangat sulit untuk dipoles. Berlian dapat dipatahkan ke arah ini dengan membelah, dan metode terbaik untuk memotongnya ke arah ini adalah dengan laser. Arah paling lembut dan terbaik untuk melihat atau memoles kristal berlian sejajar dengan permukaan kristal kubiknya. Informasi ini adalah pengetahuan kritis bagi pengrajin yang merencanakan desain berlian. Memahami dan bekerja dengannya menghemat waktu, menghemat uang, dan menciptakan produk yang lebih baik dengan lebih sedikit pemborosan.

Pelapukan juga dapat mempengaruhi kekerasan spesimen mineral. Pelapukan mengubah komposisi mineral, dengan produk pelapukan biasanya lebih lembut dari bahan aslinya. Saat menguji kekerasan atau goresan atau properti lainnya dari suatu mineral, cara terbaik untuk menguji adalah pada permukaan yang baru saja rusak dengan kilau yang diharapkan yang belum terpapar oleh pelapukan.

Tentang Tes Kekerasan

Tes kekerasan yang dikembangkan oleh Friedrich Mohs adalah tes pertama yang diketahui untuk menilai resistensi material terhadap goresan. Ini adalah tes komparatif yang sangat sederhana namun tidak eksak. Mungkin kesederhanaannya telah memungkinkannya untuk menjadi uji kekerasan yang paling banyak digunakan.

Sejak Skala Mohs dikembangkan pada tahun 1812, banyak uji kekerasan yang berbeda telah ditemukan. Ini termasuk tes oleh Brinell, Knoop, Rockwell, Shore dan Vickers. Masing-masing tes ini menggunakan "indentor" kecil yang diterapkan pada material yang diuji dengan jumlah gaya yang diukur dengan cermat. Kemudian ukuran atau kedalaman lekukan dan jumlah gaya digunakan untuk menghitung nilai kekerasan.

Karena masing-masing tes ini menggunakan peralatan yang berbeda dan perhitungan yang berbeda, mereka tidak dapat langsung dibandingkan satu sama lain. Jadi jika uji kekerasan Knoop dilakukan, angka itu biasanya dilaporkan sebagai "kekerasan Knoop." Untuk alasan ini, hasil uji kekerasan Mohs juga harus dilaporkan sebagai "kekerasan Mohs."

Mengapa ada begitu banyak tes kekerasan yang berbeda? Jenis uji yang digunakan ditentukan oleh ukuran, bentuk, dan karakteristik lain dari spesimen yang diuji. Meskipun tes ini sangat berbeda dari tes Mohs, ada beberapa korelasi di antara mereka.

Kekerasan, Ketangguhan, dan Kekuatan

Saat menguji kekerasan, ingatlah bahwa Anda menguji "ketahanan terhadap goresan." Selama pengujian, beberapa materi mungkin gagal dengan cara lain. Mereka bisa pecah, berubah bentuk, atau hancur bukannya tergores. Bahan keras sering pecah saat mengalami stres. Ini adalah kurangnya ketangguhan. Bahan lain mungkin berubah bentuk atau hancur ketika mengalami stres. Bahan-bahan ini tidak memiliki kekuatan. Ingatlah selalu bahwa Anda menguji ketahanan terhadap goresan. Jangan tertipu oleh jenis kegagalan lain dalam spesimen yang sedang diuji.

Penggunaan untuk Uji Kekerasan

Uji Kekerasan Mohs hampir secara eksklusif digunakan untuk menentukan kekerasan relatif spesimen mineral. Ini dilakukan sebagai bagian dari prosedur identifikasi mineral di lapangan, di ruang kelas, atau di laboratorium ketika spesimen yang diidentifikasi mudah diperiksa atau di mana tes yang lebih canggih tidak tersedia.

Dalam industri, uji kekerasan lainnya dilakukan untuk menentukan kesesuaian bahan untuk proses industri tertentu atau aplikasi penggunaan akhir tertentu. Pengujian kekerasan juga dilakukan dalam proses pembuatan untuk memastikan bahwa perawatan pengerasan seperti anil, pengerasan, pengerasan kerja, atau pengerasan kasus telah dilakukan sesuai spesifikasi.


Beberapa Catatan tentang Ejaan

Mohs Hardness Scale dinamai menurut penemunya, Friedrich Mohs. Ini berarti bahwa tanda kutip tidak diperlukan saat mengetik nama tes. "Mohs" dan "Mohs" salah.

Google sangat pintar tentang nama-nama ini. Anda bahkan dapat mengetik "Skala Kekerasan Moes" sebagai permintaan dan Google tahu untuk mengembalikan hasil untuk "Skala Kekerasan Mohs." :-)