矿物硬度及其测定方法

一、矿物硬度的研究意义

1、矿物的硬度是矿物的重要物理常数和鉴定标志。某些矿物的硬度的细微变化常与形成条件有关，因此根据硬度可以探讨矿物的成因。

2、矿物的硬度在工业技术上有重要意义。例如高精度的金刚石广泛的用于研磨、切割、抛光等重要工具，低硬度的石墨是重要的固体润滑剂。

3、矿物硬度是鉴定矿物的重要特征之一。高硬度的矿物如金刚石、刚玉等，其高硬度的性能已被广泛应用于工业技术，如高速切削、高级研磨以及用于电气、航空、精密仪表等。

 二、矿物硬度分类、分级

矿物抵抗外来机械作用力的能力即为矿物的硬度。从这种机械作用力的类型来划分，矿物抵抗刻划作用力的为“刻划硬度”；抵抗研磨作用力的为“抗磨硬度”；抵抗压入作用力的为“抗压硬度”。

刻划硬度：反映矿物的弹性极限、屈服极限、强度极限和破裂极限，受方向性的影响较大；

抗磨硬度：系较硬物质(磨料)在矿物表面上沿着不同方向长时间刻划的积累，其形成机理与刻划硬度相似，除了抵抗塑性变形以外，主要反映矿物抵抗破裂、剥离的能力；

抗压硬度：主要反映矿物对塑性变形的阻力，一般反映矿物的强度极限，弹性、破裂居从属地位。

三者相关关系：矿物的解理面系质点作最紧密堆积的面，故解理面的抗压硬度最大。但解理面上的刻划硬度和抗磨硬度却往往最小，这主要是由于这两种硬度机械作用力除了挤压、推移晶格以外，还具有剥离和撕裂的作用(解理面容易剥离和撕裂)。因此，由于三种硬度的形成机理不尽相同，三者数值不能完全对比。当然，三种硬度都能在一定程度上反映矿物受机械力以后的机械特征(弹牲极限、屈服极限、强度极限及破碎强度)，故又在一定程度上三种硬度可作对比。

三、刻划硬度的测定方法

1、摩氏硬度表：

1822年，德国矿物学家Friedrich Mohs提出用10种矿物来衡量物体相对硬度，即摩氏硬度，由软至硬分为十级：1）滑石，2），石膏3），方解石，4）萤石，5）磷灰石，6）正长石， 7）石英， 8）黄玉， 9）刚玉， 10）金刚石。

2、测定矿物硬度的方法：

（1）肉眼测定

① 利用与摩氏硬度计规定的十种标准矿物刻划对比，即可确定欲测矿物的硬度。例如，某一矿物能划动方解石，说明其硬度大于方解石，但又能被萤石所划动，说明其硬度小于萤石，则该矿物的硬度为3到4之间，可写成3-4。

② 利用随身携带的物品进行测定。例如，指甲的硬度为2.5、小刀的硬度为5.5。因而它可以把矿物的硬度粗略地划分为小于指甲(<2.5)、指甲与小刀之间(2.5-5.5)和大于小刀(>5.5)三个级别。

此外，还可用摩氏硬度笔进行测定

（2）矿相显微镜下测定：

利用钢针(缝纫针)，铜针(纯铜电线丝磨尖制成)刻划矿物确定硬度。其分级简易适用。具体分级如下：

Ⅰ．低硬度——能被铜针划动(在光片上出现划痕、沟槽或粉末；

Ⅱ．中硬度——铜针划不动、钢针可划动；

Ⅲ．高硬度——钢针也划不动。

用金属针刻划矿物一般在低倍或中倍物镜下进行。用右手的食指、中指和大拇指握住针，小指支撑在物台上，使金属针与光片约成30-40°以上的角度划出刻痕，握针不必太紧。划不能太用力，针应经常磨尖。刻划时从左向右划动(镜下倒象显示为从右向左划动)。刻划硬度的光片必须保持清洁，以免光片上的尘土、氧化膜、污垢被金属针刻掉后误认为划动了矿物。金属针刻划较硬矿物时，有时留下金属针(特别是铜针)的粉末于光片上，不要误认为刻动的划痕。

矿石属于矿物集合体。在现代技术经济条件下，能以工业规模从矿物中加工提取金属或其他产品，分为金属矿石和非金属矿石两大类。矿石中有用成分（元素或矿物）重量和矿石重量之比称为矿石品位，是矿石最重要的衡量指标之一。

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