Metoda testowa ASTM C1895 do określania twardości wg skali Mohsa

Metoda testowa ASTM C1895 do określania twardości wg skali Mohsa

Norma „ASTM C1895 Standard Test Method for Determining Mohs Scratch Hardness”, opublikowana przez Amerykańskie Towarzystwo Badań i Materiałów (ASTM), opisuje metodę badania twardości płytek ceramicznych, szklanych i innych twardych powierzchni w skali Mohsa. Twardość w skali Mohsa jest użytecznym narzędziem do określania odporności płytek ceramicznych na zarysowania. Odporność na zarysowania określa się poprzez wizualną obserwację powierzchni płytki ceramicznej po próbie zarysowania jej narzędziem o znanej twardości.

Metoda testowa ASTM C1895 do określania twardości wg skali Mohsa

Sprzęt używany w tych testach obejmuje:

  • Mierniki twardości.
  • Sanki twardościomierza: Element służący do utrzymywania twardościomierza pod kątem 70 stopni plus/minus 5 stopni. Sanki powinny być zdolne do przyłożenia siły 3,2 kg plus/minus 0,2 kg do punktu styku punktu twardości z badaną próbką. Można to osiągnąć poprzez dodanie do sań dodatkowego obciążnika. Sanki powinny być wyposażone w uchwyt ułatwiający przeciąganie twardościomierza po badanej próbce. Całkowita masa potrzebna do przyłożenia wymaganej siły różni się w zależności od całkowitej masy sań oraz, w przypadku użycia dodatkowego obciążnika, jego położenia na saniach.
  • Lupa jubilerska lub inne odpowiednie urządzenie powiększające.
  • Kamień ostrzący lub osełka: Powierzchnia wykonana z materiału odpowiedniego do ostrzenia narzędzi. Dobrze sprawdzają się kamienie ostrzące z powłoką diamentową oraz kamienie ostrzące z tlenku glinu lub korundu.
  • Opcjonalny roztwór barwiący, np. 1-procentowy roztwór błękitu metylenowego.

Próbka testowa musi składać się z co najmniej jednej płytki. Próbki testowe o wymiarach do 15 cm x 15 cm należy pozostawić w stanie nieobciętym do badań. Próbki o bokach większych niż 15 cm można skrócić do co najmniej 15 cm dla ułatwienia użytkowania.

Końcówki do pomiaru twardości mogą się zużywać podczas użytkowania. Przed testem należy obejrzeć końcówkę pod lupą, aby upewnić się, że jest ostra i ma równomierny stożek. Końcówki do pomiaru twardości mogą wymagać naostrzenia w celu usunięcia płaskich miejsc lub niedoskonałości. Aby naostrzyć końcówkę do pomiaru twardości, należy ją wyjąć i umieścić w uchwycie wiertarki elektrycznej. Trzymaj końcówkę pod kątem około 20 stopni do kamienia szlifierskiego i obracaj ją wiertarką elektryczną. Nadmierne ciepło powstające w wyniku tarcia może zmienić twardość końcówki. Aby zapobiec przegrzaniu, utrzymuj kamień ostrzący w stanie wilgotnym i nie próbuj ostrzyć go dłużej niż 10 sekund.

Krótko mówiąc, ASTM C1895 to standardowa metoda badawcza przeznaczona do oceny twardości na zarysowanie płytek ceramicznych, szklanych i innych twardych powierzchni w skali Mohsa. Metoda ta określa, który minerał wzorcowy (w oparciu o skalę Mohsa) może widocznie zarysować powierzchnię próbki w określonych warunkach. Norma ta zapewnia prosty i powtarzalny sposób pomiaru odporności materiału na zarysowanie i porównuje ją z wzorcami twardości w skali Mohsa (od minerałów o mniejszej twardości, takich jak talk, po najtwardszy korund).

Metoda ta jest powszechnie stosowana w kontroli jakości, doborze materiałów i badaniach, zwłaszcza w przemyśle budowlanym, ceramicznym, lotniczym, elektronicznym i powłokowym.

Ogólnie rzecz biorąc, ta metoda testowania składa się z następujących kroków:

  • Przygotowanie powierzchni: Materiał jest czyszczony i przygotowywany zgodnie ze standardowymi instrukcjami.
  • Testy zarysowania: Każdy z minerałów o znanej twardości w skali Mohsa jest zarysowywany na powierzchni z kontrolowaną siłą.
  • Kontrola wizualna: Obserwatorzy sprawdzają, które minerały są widoczne na powierzchni.
  • Stopień twardości: Wartość twardości w skali Mohsa określa najtwardszy minerał, który powoduje widoczne zarysowania.

Test opiera się na wizualnej detekcji śladów na powierzchni, dlatego kluczowe znaczenie ma spójność działania operatora i odpowiednie oświetlenie. Ponieważ test nie uwzględnia wszystkich kwestii bezpieczeństwa, użytkownicy powinni nosić odpowiedni sprzęt ochrony osobistej i przestrzegać procedur laboratoryjnych.

Friedrich Mohs był niemieckim mineralogiem, znanym przede wszystkim z opracowania skali Mohsa do pomiaru twardości minerałów. Skala ta klasyfikuje minerały na podstawie ich zdolności do zarysowania się nawzajem. Jest to prosta, ale skuteczna metoda określania i porównywania twardości materiałów naturalnych.

Skala Mohsa była jedną z pierwszych praktycznych i systematycznych metod klasyfikacji minerałów, dzięki której badania twardości stały się dostępne i łatwe do powtórzenia w terenie. Chociaż obecnie dostępne są bardziej precyzyjne metody pomiaru twardości, skala Mohsa pozostaje fundamentalną koncepcją w mineralogii i inżynierii materiałowej.

Stopień twardości każdego minerału w klasycznej skali Mohsa, w której można zeskrobać każdy minerał, przedstawia się następująco:

  • 1 = Talk: Puder dla dzieci
  • 2 = Gips: Kreda, płyty gipsowo-kartonowe
  • 3 = Kalcyt: Wapień, tums
  • 4 = Fluoryt: Kryształy fluorytu
  • 5 = Apatyt: szkliwo zębów
  • 6 = Ortoklaz: skaleń w granicie
  • 7 = Kwarc: piasek, szkło
  • 8 = Topaz: niektóre kamienie szlachetne
  • 9 = Korund: Szafiry, rubiny
  • 10 = Diament: Najtwardszy znany materiał naturalny

Twardość na zarysowanie w skali Mohsa jest ważna, ponieważ pozwala szybko i praktycznie ocenić odporność materiału na zarysowanie. Ma to bezpośredni wpływ na jego trwałość, funkcjonalność i wygląd, szczególnie w praktyce. Metoda ta jest uważana za istotną z następujących powodów:

  • Trwałość i odporność na ścieranie: Materiały o wyższej twardości w skali Mohsa lepiej chronią powierzchnię przed uszkodzeniami. Są one przydatne w podłogach, blatach, płytkach, fornirach, soczewkach i urządzeniach elektronicznych, gdzie codzienny kontakt, ścieranie lub tarcie może powodować zarysowania. Na przykład płytki ceramiczne o twardości 7+ nie rysują się łatwo pod wpływem piasku (kwarcu). Ekrany telefonów wymagają twardości powyżej 6, aby były odporne na zarysowania monetami lub kluczami.
  • Dobór materiałów i projektowanie: Pomaga projektantom dobrać materiały odpowiednie do środowisk narażonych na duży ruch i zużycie (np. szpitale, transport publiczny, kuchnie). Na przykład, wybierając szkło do paneli słonecznych lub okien, musi być ono odporne na zarysowania spowodowane unoszeniem się kurzu (zazwyczaj na bazie kwarcu).
  • Kontrola jakości i zgodność z normami: Normy ASTM C1895 i podobne wykorzystują twardość w skali Mohsa, aby zapewnić zgodność produktów ze specyfikacjami odporności na zarysowania. Płytka ceramiczna reklamowana jako odporna na zarysowania musi przejść test twardości, aby potwierdzić swoją deklarację.
  • Identyfikacja minerałów w terenie: W geologii i górnictwie jest to szybka i nieskomplikowana metoda identyfikacji nieznanych minerałów. Geolodzy mogą zarysować minerał znanym przedmiotem (takim jak nóż lub paznokieć), aby oszacować jego twardość.

W rezultacie norma ASTM C1895 jest powszechnie stosowaną metodą testową do oceny odporności na zarysowania z wykorzystaniem skali Mohsa. Jej prostota, przystępność cenowa i możliwość zastosowania do powierzchni ceramicznych i twardych czynią ją cennym narzędziem w kontroli jakości i specyfikacjach w różnych branżach.

Nasza organizacja, która od lat wspiera firmy z wszystkich sektorów, oferując szeroki zakres usług testowych, pomiarowych, analitycznych i ewaluacyjnych, dysponuje silnym zespołem pracowników, którzy uważnie śledzą światowe osiągnięcia w dziedzinie nauki i technologii oraz stale się rozwijają. W tym kontekście świadczymy również usługi testowe zgodnie ze standardową metodą pomiaru twardości wg Mohsa ASTM C1895.

WhatsApp