☰ Все темы
Закрыть

Содержание статьи

Металлопрокат
1 726 12.10.2023 08 мин

Мооса шкала

Содержание статьи

Измерение твердости металла является неотъемлемой частью технологического процесса в производстве инструментов для обработки деталей, прецизионных компонентов. Благодаря более высокой твердости одного вида перед другим обеспечивается возможность резки, шлифовки и прочие виды механической обработки. Твердость принято измерять по шкале Мооса, которая явно показывает разницу между материалами.

Что такое шкала Мооса

Шкалой Мооса называют методику измерения твердости металлов и прочих типов оснований. Она основывается на том, что более твердый тип царапает более мягкий. Впервые она была представлена в 1812 году немецким ученым минералогом Фридрихом Моосом. Изучая свойства минералов, он собрал 10 видов и свел их в сравнительную таблицу. Каждому присвоил свой номер, означающий степень твердости от минимального к наибольшему.

Номер в шкале Наименование минерала Свойства Плотность, г/см3
1 тальк Силикатный минерал, имеет кристаллическую структуру, на ощупь жирный и рассыпчатый. 2,8
2 гипс Сульфатный тип, состоит из дигидрата сульфата кальция, бывает волокнистым селенитом и зернистым алебастром. 2,4
3 кальцит Природный карбонат, представлен в природе в виде известняка, мела, карбоната. 2,71
4 флюорит Разноцветный хрупкий минерал с зональной дефектной структурой. 3,18
5 апатит Фосфатный тип с неоднородным содержанием хлора и фтора. 3,4
6 ортоклаз Силикатный вид, встречается в породе, полевой шпат, имеет полупрозрачный белый цвет. Применяют в производстве электрокерамики. 2,56
7 кварц Распространенный минерал, представляет собой форму диоксида кремния с прозрачной кристаллической структурой. 2,65
8 топаз Полудрагоценный камень, силикат алюминия, встречается как минимум 6 оттенков. 3,57
9 корунд Кристаллический оксид алюминия с кристаллами бочковидной формы. Встречается в виде рубинов, сапфиров, падпараджа, звездчатого рубина, лейкосапфира, наждака и синтетический тип. 4,1
10 алмаз Имеет кубическую формулу, имеет желтый и коричневый окрас. Это алмаз Хоупа, Портер-Родс, желтый алмаз Тиффани, дрезденский зеленый бриллиант. Это самый твердый минерал из существующих. 3,55

Этапы теста на твердость

Для определения твердости разных материалов применяют установленную методику. Она состоит из нескольких этапов:

1.      Поиск из набора эталонных двух соседних материалов по шкале твердости, один из который оставляет царапины, а другой нет.

2.      Сравнение твердости обнаруженных предметов или веществ по таблице.

3.      Вывод по исследуемому образцу.

Выяснить твердость материала в домашних условиях возможно подручными средствами. Многие вещи есть в домашнем хозяйстве, в бытовой технике, наборе мастера по резке стекла и др. В таблице собраны самые доступные вещества в хозяйстве, с которыми можно сравнивать твердость исследуемых объектов.

Номер в шкале Бытовые вещества Твердость, кгс/мм2
Сахар 1,6
1 Поваренная соль, хлорит 2
2 Борная кислота 3
3 Доломит 3,5

 

Также для определения твердости можно использовать практически все доступные в домашнем хозяйстве предметы.

Номер в шкале Бытовой предмет Твердость, кгс/мм2
1 Карандаш графитовый 1
2 Золото, серебро 2,5-3
3 Медная монета 3
4 Гвоздь из обыкновенной стали 4,5
5 Стекло 5
6 Лезвие ножа До 6,5
7 Стальной напильник От 6,5
8 Наждачная бумага 8
9 Режет стекло с небольшим надавливанием 9
10 Камень в стеклорезах (алмаз) 10

Ученые изучили твердость всех окружающих его предметов. Поэтому сейчас с ними можно сравнивать любые другие вещества или просто взять значение из справочной таблицы.

Самый твердый по шкале

Так как материалы и предметы обладают разными показателями твердости, то есть менее и наиболее твердые. По шкале Мооса 10-е место в группе металлов занимает иридий. Просмотреть информацию о нем можно на странице.

Номер в шкале Металл Твердость, кгс/мм2
1 Свинец, олово 1,5
2 цинк 2,5
3 алюминий До 3
4 Латунь и бронза 3
5 Никель 4
6 Платина и сталь До 4,5
7 палладий 4,7
8 Титан и родий 6
9 Вольфрам/ карбид вольфрама 7,5/8,5-9
10 иридий 10

Отличие шкалы Мооса

Шкалой Мооса называется набор минералов с эталонными показателями твердости. Путем практических измерений выявлено много комбинаций других материалов, которые применимы для исследования показателей твердости. К ним относят шкалы с любыми другими методиками измерений. Применят практически все способы:

1.      Бриннеля (HB) – твердость выявляют по площади отпечатка от стального шарика, оставляемого при вдавливании с определенным усилием. Метод имеет условное обозначение НВ. Достоверность зависит от точности измерения диаметра вмятины и точности контроля усилия, действующего на твердомер.

2.      Роквела (HR) – более распространенный способ, так как выдает точный результат. Методика схожа по принципу с HB. Вместо стального шарика применяют также алмазный конус.  

3.      Виккерса (HV) – это самая большая шкала, так как ученый проделал больше эталонных измерений. Заключается во вдавливании в поверхность четырехгранной пирамиды и дальнейшем измерении площади отпечатка.

4.      Шора (HS) – принцип измерения основан на определении высоты, на которую отскочил боек измерительного прибора.

5.      Либа (HL) – методика заключается в расчете скоростей бойка до и после столкновения с исследуемым предметом.

Все описанные шкалы могут быть нескольких типов, в наименовании метода он обозначается третьей латинской буквой.

Где применяется шкала Мооса

Шкала Мооса продолжают применять в разных отраслях. Чаще метод царапанья поверхностей одних материалов другими используют в:

1.      Независимой товароведческой экспертизе для определения свойств исследуемых объектов. Позволяет относительно расположить его между эталонными единицами.

2.      Помощь в убирании царапин с ЛКП и крашенного металлопроката. Изучив степень твердости покрытия, проще подобрать материал для его ремонта.

3.      Выбор защитных покрытий для стекол. Это хрупкие материалы, по ним нельзя стучать бойком и давить твердомером.

Современную промышленность нельзя представить без способов измерения параметров материалов. Это помогает повысить качество конечного продукта или услуги. Все методы равносильно нужны, так как обладают своими особенностями. Некоторые выдают относительный результат, а при других можно получить более точные значения.