《1.5 第一篇 宝石学基础 第五、六章 宝石的物理性质》.docVIP

第五章 宝石的力学性质 第一节 硬 度 宝石抵抗外来压入、刻划或研磨等机械作用的能力称为宝石的硬度。宝石的硬度与其晶 体结构、化学键、化学组成等有关。 宝石的硬度可分为绝对硬度和相对硬度。绝对硬度是通过硬度仪在标准条件下测定的。 宝石的相对硬度(或比较硬度)是与规定的标准矿物比对得出的相对刻划硬度，在鉴定宝石 中最有意义。常用的相对硬度表是摩氏硬度(HM)表或称摩氏硬度计。摩氏硬度计是德国矿 物学家FriedrichMohs在1822年根据10种标准矿物的相对硬度确定的定性级别，共分为十个级别，详见表1-5-1。在摩氏硬度中，金刚石最硬(HM=10)，滑石最软(HM=1)。如果一个未知矿物能够刻划正长石(HM=6)，但又能被石英(HM=7)所刻动，这个未知矿物的摩氏硬度就介于6和7之间，近似定为6．5，或记为61／2。 在使用摩氏硬度计时，人们还以下面一些常见物质的相对硬度加以补充。 指甲：2．5 铜针：3 窗玻璃：5～5．5 刀片：5．5～6 钢锉：6．5～7 1935年CharlsWoodel以标准化磨蚀法为基础，对摩氏硬度表提出修正，刚玉的硬度仍 为9，而金刚石的硬度为42．5，称为Mohs-Woodel硬度。虽然修订后的更为合理，但在宝石和矿物鉴定工作中仍沿用了最初的摩氏硬度。 另两种常用的测量硬度标度为Knoop标度(HK)和Winkler标度(HW也称维氏压人硬 度)，以在被测量物体抛光表面产生永久性变形每单位面积所需的力来计算其硬度。它们的硬度值接近物体的绝对硬度(见表1-5-1)。 对某种宝石矿物来说，其硬度是基本固定不变的，可作为鉴定宝石的依据。但需要指出 的是，某些矿物晶体的硬度具一定的方向性差异，即在不同结晶方向上其硬度有不同程度的 变化，这种差异硬度是宝石晶体结构中原子键合面和键合方向的规则排列所致。如金刚石， 其平行立方体1100)面对角线方向的硬度最大，平行菱形十二面体(110}面短对角线的方向硬 度最低。金刚石粉末的方向是随机的，可能含有大量硬度较高方向的尖粒。因此，金刚石抛 光粉可以抛磨钻石戒面。又如蓝晶石在平行柱面延长方向上摩氏硬度约为4．5～5，而在垂直延长方向上为约6．5～7。但是，硬度作为宝石矿物的固有性质，其各个方向尽管存在着硬度差异，但这种差异是服从晶体本身的对称性的，如钻石所有八面体方向的硬度特征都是相同的，立方体方向的硬度特征也是相同的。 另外，对摩氏硬度计需要说明的是，其十个标准矿物之间的硬度差异不是等间距的。例 如，硬度为10的钻石和硬度为9的刚玉之间的 硬度差异，实际上远远大于刚玉与硬度为1的滑 石之间的硬度差异的总和(见图1-5-1)。 在实际工作中，为了便于硬度的测试，可以 把摩氏硬度的10个标准矿物黏结在笔杆上制成 摩氏硬度笔。用硬度笔测试硬度应遵循先软后硬 的顺序，以便在被测宝石矿物表面仅留下惟一刻 痕。为了使宝石表面的刻痕尽量小，最好用压刻 方法，然后用放大镜观察是否出现小的压刻痕 迹。刻划硬度属一种破坏性测试方法，一般仅用 于宝石原料的测试，或在成品宝石不显眼的部位 进行测试。此外，硬度在宝石加工中对抛光材料的选择也具有一定的指导意义，例如翡翠、软玉、青金石等是由软硬不同的矿物组成的集合体，使用磨料的硬度须明显高于其中最硬矿物的硬度，否则会在不同硬度矿物表面出现高低不平的微观小坑或突起，如使用金刚石粉末， 这种现象就可避免。 空气中灰尘的主要成分是石英，其硬度为7。硬度小于7的宝石抛光面，由于经常受到空气中灰尘的撞击磨蚀，表面会变“毛”而失去其原有光泽，这是一些年久的镶宝首饰的肉眼鉴定特征之一。 第二节 韧 度 韧度是指物质抵抗打击撕拉破碎的性能，与脆性近似对应。受打击易碎裂为脆性，反之， 抗打击撕拉碎裂性能强者具韧性，所以也称韧度为打击硬度。 韧度与硬度的关系不具正相关的关系，韧度与矿物的晶体结构构造有关。无色单晶金刚 石晶体的韧度远不如为微晶(连晶)集合体的黑金刚石的韧度大。纤维交织结构的玉石具有 较高的韧度。 常见宝石的韧度从高到低的排序为：黑金刚石、软玉、翡翠、刚玉、金刚石、水晶、海 蓝宝石、橄榄石、绿柱石、黄玉、月光石、金绿宝石、萤石。 钻石是硬度最高的物质，但同时也是脆性宝石，加上其有解理，因此不宜受碰撞。锆石 的硬度也较高(HM =6．5～7．5)，但其脆性也较强，常因与欠柔软的包装材料碰撞而使其刻面棱受损，这种现象称为“纸蚀”。 第三节 解理、裂开、断口 解理、裂开和断口都是矿物在外力作用下发生破裂的性质，但它们破裂