Стандартный метод испытаний ASTM C1895 для определения твердости царапания по шкале Мооса

Стандарт «ASTM C1895 Стандартный метод определения твёрдости царапания по шкале Мооса», опубликованный Американским обществом по испытаниям и материалам (ASTM), описывает метод определения твёрдости царапания по шкале Мооса для керамической плитки, стеклянной плитки и других твёрдых поверхностей. Твёрдость царапания по шкале Мооса является полезным инструментом для определения стойкости керамической плитки к царапинам. Стойкость к царапинам определяется путём визуального осмотра поверхности керамической плитки после попытки поцарапать её инструментом известной твёрдости.

Оборудование, используемое в этих испытаниях, включает в себя:

• Измерители твердости.
• Салазки для твердомера: приспособление, используемое для установки твердомера под углом 70 градусов ± 5 градусов. Салазки должны быть способны прикладывать усилие 3,2 кг ± 0,2 кг к точке соприкосновения точки твердости с испытуемым образцом. Этого можно добиться, добавив к салазкам вспомогательный груз. Салазки должны быть оснащены ручкой для перемещения твердомера по испытуемому образцу. Общий вес, необходимый для приложения необходимого усилия, зависит от общего веса груза в салазках и, если используется вспомогательный груз, его расположения на салазках.
• Ювелирная лупа или другой подходящий увеличительный прибор.
• Точильный камень или брусок: поверхность, изготовленная из материала, подходящего для заточки инструментов. Известно, что хорошо подходят точильные камни с алмазным покрытием, а также бруски из оксида алюминия или корунда.
• Дополнительный окрашивающий раствор, например, 1-процентный раствор метиленового синего.

Образец для испытаний должен состоять как минимум из одной плитки. Образцы размером до 15 см x 15 см следует оставить неразрезанными для испытаний. Образцы со сторонами более 15 см можно уменьшить до размера не менее 15 см для удобства использования.

Твёрдые наконечники могут изнашиваться в процессе использования. Перед проверкой осмотрите наконечник под увеличительным стеклом, чтобы убедиться в его остроте и равномерной конусности. Твёрдые наконечники могут нуждаться в заточке для удаления плоских поверхностей и дефектов. Чтобы заточить твёрдый наконечник, снимите его и вставьте в патрон электродрели. Держите твёрдый наконечник под углом примерно 20 градусов к шлифовальному камню и вращайте его электродрелью. Чрезмерное тепло от трения может изменить твёрдость наконечника. Во избежание перегрева держите точильный камень влажным и не пытайтесь затачивать его более 10 секунд.

Короче говоря, ASTM C1895 — это стандартный метод испытаний, разработанный для оценки твёрдости керамической плитки, стеклянной плитки и других твёрдых поверхностей по шкале Мооса. Этот метод определяет, какой стандартный минерал (на основе шкалы Мооса) может заметно поцарапать поверхность образца при определённых условиях. Этот стандарт предоставляет простой и воспроизводимый способ измерения стойкости материала к царапанию и сравнивает её с эталонами твёрдости по шкале Мооса (от более мягких минералов, таких как тальк, до самого твёрдого корунда).

Этот метод широко используется при контроле качества, выборе материалов и исследованиях, особенно в строительстве, керамической, аэрокосмической, электронной и лакокрасочной промышленности.

В общем случае данный метод тестирования состоит из следующих этапов:

• Подготовка поверхности: Материал очищается и подготавливается согласно стандартным инструкциям.
• Испытания на царапание: используют набор эталонных минералов с известной твердостью по шкале Мооса, и каждый из них царапают по поверхности с контролируемой силой.
• Визуальный осмотр: наблюдатели проверяют, какие минералы визуально видны на поверхности.
• Степень твердости: Значение твердости по шкале Мооса определяется по самому твердому минералу, который оставляет заметную царапину.

Тест основан на визуальном обнаружении следов на поверхности, поэтому согласованность действий оператора и правильное освещение имеют решающее значение. Поскольку тест не решает всех проблем безопасности, пользователям следует использовать соответствующие средства индивидуальной защиты и соблюдать лабораторные протоколы.

Фридрих Моос — немецкий минералог, наиболее известный разработкой шкалы Мооса для измерения твёрдости минералов. Эта шкала ранжирует минералы по их способности царапать друг друга. Это простой, но эффективный метод определения и сравнения твёрдости природных материалов.

Шкала Мооса стала одним из первых практичных и систематических способов классификации минералов, сделав измерения твёрдости доступными и легко воспроизводимыми в полевых условиях. Несмотря на то, что сегодня доступны более точные методы определения твёрдости, шкала Мооса остаётся фундаментальным понятием в минералогии и материаловедении.

Уровень твердости каждого минерала по классической шкале Мооса, при котором каждый минерал можно поцарапать, следующий:

• 1 = Тальк: Детская присыпка
• 2 = Гипс: мел, гипсокартон
• 3 = Кальцит: Известняк, тумс
• 4 = Флюорит: кристаллы флюорита
• 5 = Апатит: зубная эмаль
• 6 = Ортоклаз: полевой шпат в граните
• 7 = Кварц: песок, стекло
• 8 = Топаз: некоторые драгоценные камни
• 9 = Корунд: Сапфиры, рубины.
• 10 = Алмаз: самый твердый из известных природных материалов

Измерение твёрдости по шкале Мооса важно, поскольку оно позволяет быстро и практично оценить устойчивость материала к царапинам. Это напрямую влияет на его долговечность, функциональность и внешний вид, особенно при реальном использовании. Этот метод считается важным по следующим причинам:

• Прочность и износостойкость: Материалы с более высокой твёрдостью по шкале Мооса лучше противостоят повреждениям поверхности. Они используются в производстве напольных покрытий, столешниц, плитки, шпона, линз и электронных приборов, где повседневный контакт, истирание или трение могут привести к появлению царапин. Например, керамическая плитка твёрдостью 7+ устойчива к царапинам от песка (кварца). Экраны телефонов должны иметь твёрдость выше 6, чтобы противостоять царапинам от монет или ключей.
• Выбор материалов и проектирование: помогает дизайнерам выбирать материалы, подходящие для помещений с высокой проходимостью и износом (например, больницы, общественный транспорт, кухни). Например, при выборе стекла для солнечных панелей или окон необходимо учитывать, что оно должно быть устойчивым к царапинам от переносимой ветром пыли (обычно на основе кварца).
• Контроль качества и соответствие стандартам: ASTM C1895 и аналогичные стандарты используют твердость по шкале Мооса для подтверждения соответствия продукции требованиям по устойчивости к царапинам. Керамическая плитка, рекламируемая как устойчивая к царапинам, должна пройти испытание на твердость для подтверждения своего утверждения.
• Полевая идентификация минералов: в геологии и горном деле это быстрый и несложный метод идентификации неизвестных минералов. Геологи могут поцарапать минерал известным предметом (например, ножом или ногтем), чтобы оценить его твёрдость.

В результате ASTM C1895 стал широко используемым методом испытаний для оценки стойкости к царапинам по шкале Мооса. Его простота, доступность и применимость к керамическим и твердым поверхностям делают его ценным инструментом контроля качества и спецификации в различных отраслях промышленности.

Наша организация, которая уже много лет оказывает поддержку предприятиям всех секторов, предлагая широкий спектр услуг по испытаниям, измерениям, анализу и оценке, располагает сильной командой сотрудников, которые внимательно следят за мировыми достижениями в области науки и технологий и постоянно совершенствуются. В связи с этим мы также предоставляем услуги по испытаниям в соответствии со стандартным методом определения твёрдости по шкале Мооса (ASTM C1895).