常见矿物的硬度是如何划分的(矿物的力学性质有) 矿物的机械性能-硬度
矿物的硬度是指矿物抵抗外来刻划，压入或研磨等机械作用的能力。它是鉴定矿物的重要特征之一。矿物硬度以H表示。 测定矿物硬度的方法有： 一、刻划法。这种方法在矿物学中一直沿用的是摩氏硬度计。摩氏硬度计由10种矿物组成，按其软硬程度排列成10级，如表1所示。 表1 摩氏硬度计
矿物| 硬度表 | 矿物 | 硬度表 | 滑石3 [Si4O10] (OH) 2石膏CaSO4 2H2O方解石CaCO3萤石CaF2磷灰石Ca5[PO4]3(F，Cl，OH)一二三四五 | 长石K [ALI3O8]应时SiO2黄玉Al2 [SiO2] (F OH) 2刚玉Al2O3金刚石C | 678910 |
以上10种标准矿物等级之间只表示硬度的相对大小，各级之间硬度的差异不是均等的，不成倍数和比例的关系。 利用摩氏硬度计测定矿物硬度的方法很简单。将欲测矿物和硬度计中某一矿物相互刻划，如某一矿物能划动磷灰石（即其硬度大于磷灰石）但又能被正长石所刻划（即其硬度小于正长石），则该矿物的硬度为5到6之间，可写成5～6。 实际工作中还可以用更简便的方法来代替硬度计，如指甲的硬度为2.5，小刀的硬度为5～5.5。因而可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)及大于小刀（＞5.5)三级。 二、压入法。压入法是用合金或金刚石制成一定的压头，加以一定的负荷（重量），压在矿物光面上，以负荷与压痕表面积（或深度）的关系，求得矿物的硬度。一般压痕表面积与负荷成正比关系。对于不同矿物，硬度越大，能抵抗压入的应力就越大，产生压痕的表面积则小，即硬度与抗应力成正比，而与压痕的表面积成反比关系。因此，由负荷与压痕表面积计算矿物的硬度，就可以得出以负荷／面积( kg/mm2 )为单位的硬度值。 压入法因使用不同的压头和测试技术而有多种方法。一般采用显微硬度仪测定出矿物的显微硬度。目前应用最广的是维克（Vicker）法，其硬度以HV或VHN表示。维克法压头是用金刚石正方形锥体，锥体两对角面的交角（α) )为136°，压痕呈正方形锥形（图1)。计算维克显微硬度时，设负荷为P（㎏），压痕对角线长度为d（mm），则可按下式计算： ![]()
图1 维氏压头（a）及其压痕形态（b） 维克法测定矿物硬度较刻划法精确，在应用时可换算成摩氏硬度（图2）。摩氏硬度（HM）与维克硬度（HV）间也可粗略地按下式转换：HV＝3.25HM3图2 维氏显微硬度与摩斯硬度等级转换 矿物的硬度主要决定于晶体结构的牢固程度，这与化学键的类型密切相关。一般情况，具典型共价键的矿物硬度最大，如金刚石。具离子键的矿物硬度中等，具金属键的矿物硬度较小，具分子键的矿物硬度最小。在自然界中具有离子晶格的矿物十分普遍。由于离子键的强度随离子性质不同而有差异，一般情况为：矿物的硬度随离子半径的减小而增大。例如方解石和菱镁矿中Ca2＋的半径是0. l08nm, Mg2＋是0.066nm所以方解石( CaCO3 )的硬度是3，而菱镁矿（MgCO3）则是4.5；当其离子半径相同时，离子电价越高，键力越强，矿物硬度越大；晶体结构中原子（或离子）堆积紧密时，硬度大，否则硬度小。例如方解石与文石是CaCO3，的同质多象变体，但方解石（密度2.72)比文石（密度2 .94）结构“松弛”，故方解石硬度是3，文石硬度是4；硬度随配位数的增大而增大；，矿物中无论含H2O分子或（OH）－，都将使硬度降低。例如石膏（(CaCO3·2H2O）的硬度是1.5～2，硬石膏（CaSO3）的硬度则是3～3.5。 由于矿物晶体结构的对称性和异向性，导致了矿物的硬度也有对称性和异向性。若将在矿物晶面各方向上的硬度值测出之后，取中央一点为中心，按比例绘出“硬度曲线”就可了解硬度的异向性及对称性。例如在萤石（CaF2）的立方体晶面{100}和八面体晶面{111}上，分别测出硬度曲线的形状（图3）。在立方体晶面上呈四开叶形，表现了晶体四次对称关系，两对角线方向硬度最小。在八面体晶面上呈三开叶形，表现了三次对称的关系。图3 萤石的硬度曲线 个别低级晶族的矿物硬度差异比较明显，如三斜晶系的蓝晶石，在（100）面上沿延长方向的硬度为4.5，而垂直方向硬度为6.5。 在肉眼眼鉴定时，测试矿物的硬度必须在矿物单体的新鲜面上进行，尽量避免因风化、裂隙、脆性以及矿物集合方式的影响所造成的虚假硬度。 硬度是矿物物理性质中比较固定的性质，具有重要的鉴定特征，同时也是影响矿石工艺加工生产效率和选矿成本的重要因素之一。
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