Спаяність та твердість

Після досягнення критичної для даного матеріалу і даних умов деформації настає руйнування зразка. Спаяністю називається здатність кристалів розколюватися під дією механічних сил по визначених площинам – площинам спайності. В залежності від досконалості поверхні розколу розрізняють наступні види спайності: вельми досконала (слюда, тальк). Досконала (кам`яна сіль, кальцит), середня (ортоклаз, амфіболи), та недосконала (берил, апатит). Кристали можуть розколюватися у одному (слюда, гіпс), двох (ортоклаз, піроксени), трьох (кальцит, галеніт) і більше напрямках (флюорит).

Спаяність поєднана зі структурою кристала. Площинами спаяності є площини з малими індексами, тобто з великою ретикулярною щільністю, котрі характеризуються мінімальним зчепленням у, напрямку перпендикулярному площині.

Властивості деяких кристалів розколюватися по системі площин, положення яких визначається не зонами послаблених зв`язків ідеальної кристалічної гратки, а особливостями її викривлень, називається окремістю. Так, гладківідколки по площинам і у кристалів синтетичного корунду пов`язані з межами здвійникованих прошарків, а рівні відколки по площині здійснюються по зонах росту, що послаблені відкладанням субмікроскопічних домішок.

Твердість – опір кристала місцевій пластичній деформації, яка виникає при проникненні в нього більш твердого тіла (індентора). Твердість визначається шляхом утворення контактних, тобто місцевих напружень, які виникають при натисненні тіл одно на одне по невеликій площині стику їх між собою.

Існує багато різних способів вимірювання твердості, у випадку кристалів для оцінювання твердості використовують дві групи методів: вдавлювання індентора (кульки, конуса, піраміди) та дряпанням вістрям, на яке діє контрольоване навантаження.

Твердість, яка виміряна за методом вдавлювання, визначається відношенням навантаження до площі відбитка на поверхні грані. В залежності від форми індентора розрізняють наступні види випробовувань: по Бринеллю (стальна кулька), по Роквеллу (алмазний конус або стальна кулька), по Віккерсу (алмазна піраміда) тощо. Найбільш широко при вимірюванні твердості кристалів методом вдавлювання використовується пристрій типу , в яких індентор – алмазна чотиригранна піраміда. Твердість, яка виміряна за цим методом, має назву мікротвердість, тому що цей прибор дозволяє оцінювати властивості окремих мікрооб’ємів та зерен (кристалітів). За розміром та формою відбитка можливо також визначити анізотропію мікротвердості (рис.4.6), ступінь крихкості та пластичності.

Для визначенні твердості мінералів використовують зазвичай метод Мооса, який полягає в здатності одного тіла дряпатися іншим більш твердішим тілом, або дряпати більш м’яке. Моос запропонував десятибальну шкалу твердості, яка складається із ряду мінералів, розташованих у порядку її зростання (Табл.4.2). При відсутності шкали Мооса можливо використовувати інші предмети, які дозволяють грубо, але достатньо наочно визначати твердість.

Рис.4.6. Полярні розетки мікротвердості кристалів кубічної [ (а) і (б)

на гранях и ] і ромбічної сингонії [антимоніт (в) на гранях

Таблиця 4.2- Твердість за шкалою Мооса

Бал твердості	Кристал та його формула	Замінник	Бал твердості	Кристал та його формула	Замінник
	Тальк	Олівець №1		Ортоклаз	Лезо ножика
	Гіпс	Ніготь		Кварц	Рашпіль
	Кальцит	проволока		Топаз
	Флюорит	Мідна стрічка		Корунд
	Апатит	скло		Алмаз

Для більш точного (кількісного) визначення твердості кристала у різних напрямках користуються спеціальними приборами – склерометрами. Мірою твердості по Мартенсу в цьому випадку служить ширина подряпини, яка нанесена стандартним алмазом – різцем (пірамідкою, конусом). Ширина та характер подряпини залежать від дослідженої грані та напрямку подряпини.

Твердість залежить від внутрішньої будови кристала та особливостей його хімічних елементів; середнє значення твердості кристалів тим більше, чим вище їх заряди та валентності та чим щільніше спаковані структурні елементи.

Дата добавления: 2014-10-22