Stupnice tvrdosti minerálů
Tvrdost je mechanická vlastnost materiálu vyjadřující odpor proti vnikání jiného tělesa do povrchu a je i mírou odolnosti vůči oděru. Měří se buď relativně, tj. porovnáváním schopností tvrdšího materiálu zanechat vryp na povrchu měkčího se standardy, nebo objektivně, přístroji obecně zvanými tvrdoměry. K vyčíslení tvrdosti jsou používány relativní nebo objektivní stupnice.
Nejběžněji používaná je pro svoji názornost relativní stupnice Mohsova, vytvořená na počátku 19. století německým geologem C F. C. Mohsem (1773–1839). Jelikož stupnice není lineární, byly učiněny i pokusy o její úpravu a rozšíření. Američan R. R. Ridgway ze společnosti Norton vyrábějící brusné materiály roku 1933 zjemnil dělení Mohsovy stupnice tak, že granátu (Mohs ~7) přiřadil tvrdost 10 a diamantu tvrdost 15.[1] C. E. Wooddell, pracující pro konkurenční společnost Carborundum Company, stupnici roku 1935 na základě odolnosti nerostů proti oděru rozšířil extrapolací z intervalu stupňů 7 pro křemen a 9 pro korund, čímž získal hodnotu (stupeň) tvrdosti 42,4 pro diamantový bort (diamanty technické kvality).[2]
Rosiwalova stupnice je stupnice tvrdosti v mineralogii, pojmenovaná po rakouském geologovi A. K. Rosiwalovi (1860–1923). Stupnice se pokouší poskytnout fyzikálně objektivnější, kvantitativnější hodnoty tvrdosti vrypem než relativní stupnice Mohsova. Určení tvrdosti podle Rosiwala je součástí Delesse-Rosiwalovy mikrografické metody petrografické analýzy[3] a v principu se zkouší poškrábáním leštěného povrchu zrna minerálu pod známým zatížením pomocí hrotu se známou geometrií. Hodnota se vypočítává na základě zjištění objemu materiálu odebraného odškrábáním. Základní hodnota Rosiwalovy stupnice je definována pro korund a nastavena na 1000 (bez jednotek).[4]
Knoopova stupnice je mírou tvrdosti určované zkouškou podle Fredericka Knoopa (1878–1943), amerického fyzika, metalurga a výrobce nástrojů, kterou v roce 1939 se spolupracovníky vypracoval v americkém Národním úřadu pro standardy (NIST) [5][6] jako alternativu zkoušky tvrdosti podle Vickerse, užívané především pro kovy. Knoopova zkouška tvrdosti je statická zkouška mikrotvrdosti, používaná zejména pro velmi křehké materiály, velmi malé vzorky nebo pro tenké plechy, kde může být pro účely zkoušky proveden pouze nehluboký vtisk. Kromě krystalografie, mineralogie nebo při použití kovů tak nachází uplatnění např. v keramickém průmyslu či zubní protetice. Principem je vtlačování plochého pyramidálního diamantového hrotu do leštěného povrchu zkoušeného materiálu známým zatížením po stanovenou dobu. Výsledný vtisk se měří pomocí mikroskopu. Výsledky se udávají v číslech odpovídajících kg síly na mm⁻²[pozn. 1] a pro běžně tvrdé materiály se hodnoty obvykle pohybují v rozmezí hodnot 100–1000 HK.[6]
| minerál | Mohs | Rosiwal | Knoop (HK) | Vickers (HV) |
|---|---|---|---|---|
| zlato | 2,5 | – | 69 | 80 |
| mastek (talek) | 1 | 0,03 | 1 | 2,4 |
| sůl kamenná, sádrovec | 2 | 1,25 | 32 | 36 |
| kalcit (vápenec) | 3 | 4,5 | 135 | 109 |
| fluorit (kazivec) | 4 | 5 | 163 | 189 |
| apatit | 5 | 6,5 | 430 | 536 |
| ortoklas (živec) | 6 | 37 | 560 | 795 |
| křemen | 7 | 120 | 820 | 1120 |
| topaz | 8 | 175 | 1340 | 1427 |
| korund | 9 | 1000 | 1800 | 2060 |
| diamant | 10 | 140000 | 7000 | 10060 |
Odkazy
editovatPoznámky
editovat- ↑ metoda byla odvozena v jednotkové soustavě CGS
Reference
editovatV tomto článku byly použity překlady textů z článků Rosiwal scale na anglické Wikipedii, Knoop hardness test na anglické Wikipedii a Scratch hardness na anglické Wikipedii.
- ↑ RIDGWAY, Raymond R.; BALLARD, Archibald H.; BAILEY, Bruce L. Hardness Values for Electrochemical Products. Transactions of The Electrochemical Society. 1933, roč. 63, čís. 1, s. 369. Dostupné online [cit. 2024-09-02]. DOI 10.1149/1.3493827. (anglicky)
- ↑ WOODDELL, Charles E. Method of Comparing the Hardness of Electric Furnace Products and Natural Abrasives. Transactions of The Electrochemical Society. 1935, roč. 68, čís. 1, s. 111. Dostupné online [cit. 2024-09-02]. DOI 10.1149/1.3493860. (anglicky)
- ↑ WILLIAMS POSTEL, A.; LUFKIN, H. M. Additional data on the Delesse-Rosiwal method. American Mineralogist. 1942-05-01, roč. 27, čís. 5, s. 335-343. Dostupné online. ISSN 0003-004X. EISSN 1945-3027. (anglicky)
- ↑ LARSEN, Esper S.; MILLER, Franklin S. The Rosiwal method and the modal determination of rocks. American Mineralogist. 1935-04-01, roč. 20, čís. 4, s. 260-273. Dostupné online. ISSN 0003-004X. EISSN 1945-3027.
- ↑ KNOOP, F.; PETERS, C.G.; EMERSON, W.B. A sensitive pyramidal-diamond tool for indentation measurements. Journal of Research of the National Bureau of Standards. 1939-07, roč. 23, čís. 1, s. 39. Dostupné online [cit. 2024-09-02]. ISSN 0091-0635. DOI 10.6028/jres.023.022. (anglicky)
- ↑ a b KNOOP, F. Hardness testing device. United States Patent (US) 2.091,995 [online]. 1937-09-07 [cit. 2024-09-01]. Dostupné online.
- ↑ Coatings Ingredients:Selecting Pigments for Paints, Coatings and Inks [online]. SpecialChem [cit. 2024-09-01]. Dostupné online.
- ↑ Zkoušky tvrdosti: Definování a metody měření tvrdosti. Zwick/Roell [online]. [cit. 2024-09-10]. Dostupné online.
Literatura
editovat- ASTM E384-22 Standard Test Method for Microindentation Hardness of Materials (Knoop hardness). https://www.astm.org/e0384-22.html.
- ČSN EN ISO 4545 Kovové materiály - Zkouška tvrdosti podle Knoopa, části 1-4. https://www.technicke-normy-csn.cz/hledani/?search=%C4%8CSN+EN+ISO+4545 .
Související články
editovat- Mohsova stupnice tvrdosti
- Zkouška tvrdosti podle Knoopa
- Zkouška tvrdosti podle Vickerse
- Tvrdost kovů
Externí odkazy
editovat
Galerie Stupnice tvrdosti minerálů na Wikimedia Commons
