《04宝石的物理性质-1力学》.ppt

第四章宝石的物理性质 第一节 宝石的力学性质 宝石的力学性质是指宝石在外力（包括地球引力）作用下所表现出来的各种物理性质，包括比重、硬度、韧度、解理、裂开和断口等，在这些性质中，某些对宝石的耐久性影响极大，是评价、鉴定宝石的重要依据。 耐久性 宝石的耐久性是硬度、韧性和稳定性的组合。 在自然界，宝石矿物因耐久性高而能出现在砂砾堆积物中。 矿物会被河流作用力向下游搬运，并在此过程中遭受磨蚀。对连续的撞击、磨蚀以及天然化学侵蚀没有足够抵抗力的矿物将会完全破裂或磨蚀殆尽。耐久性较好的矿物则逐渐磨圆。 以水蚀卵石产出的宝石矿物有：石英、托帕石 、刚玉、尖晶石和金绿宝石等。 钻石在这类恶劣条件下保存情况最好。 耐久性在宝石材料的加工和首饰的设计、生产、清洗、修复、保养以及佩带诸方面都是重要因素。 将较软的宝石用于较裸露的镶嵌式样是不明智的。 绿松石、琥珀、珊瑚、萤石等较软的宝石通常不加工为刻面型，而是加工成弧面宝石或珠子。 一、硬度 如果把不同品种的成品宝石或原石放在一起，有些将被刻划。 硬度：是当材料被另一种物质的尖块刻划时所具有的抗磨蚀的能力。 前提是：刻划时的压力应不足以产生解理。 所以，硬度直接影响宝石的耐久性，同时也是鉴定宝石的重要依据之一，还是宝石琢磨工艺中必须注意的重大技术问题。 对宝石加工而言，硬度对选择不同的研磨和抛光材料致关重要。 对宝石学家而言，硬度是观测和测试的一个重要因素。 宝石硬度的表示常有以下方法： 1、比较硬度法或称相对硬度法： 2、绝对硬度法 1、比较硬度法或称相对硬度法 相对硬度法是德国矿物学家摩斯（F.Mohs）于1822年提出来的，故又称为摩氏硬度。 摩斯经过多次的选择性实验后，收集了10种能获得高纯度的常见矿物，并按彼此间抵抗刻划的能力大小顺序排列，其结果就是人们目前广泛使用的摩氏硬度计。按其抗磨能力逐渐增大的顺序，其等级为： 摩氏硬度计中矿物标本的选定： 因为它们容易得到，且纯度高，硬度稳定，不因产地而异。 摩氏硬度计的设计： 每一种矿物均可被硬度计中等级（数字）较高得矿物所刻划，它本身又能刻划等级（数字）较低的矿物。 摩氏硬度计可对宝石的相对硬度进行测定，例如某种宝石可划动石英，但又能被黄玉划动，那么这种宝石的硬度就在7－8之间。 许多粉尘颗粒是由摩氏硬度为7的石英颗粒组成。落到衣服和其他表面的颗粒会不断地磨蚀镶嵌在首饰上佩带的软于石英的宝石。 抛光宝石表面光泽的明亮度也部分取决于宝石材料的硬度。 2、绝对硬度（努普硬度） 属于一种压入法测试的显微硬度。压入头是 一个用金刚石制成的菱面锥体，压痕的长对 角线为短对角线的7倍，为深度的30倍。以一 定荷重（＜1kg）将压头压入试样 ，根据压痕 对角线长度和荷重计算努普硬度(Hkn)值。 – 计算公式： Hkn = P / Cp * L (kg/mm2) P——压入头荷重（kg/mm2） Cp——努普压痕常数=0.07028 L——压痕的长对角线长度（mm2） 宝石的差异硬度 宝石的差异硬度：是指同一宝石矿物晶体的不同方向上，因晶体结构的不同而硬度有所差异的现象。如蓝晶石在平行晶体延长方向一硬度为4.5，而在垂直晶体延长方向上的硬度为6.5。又如钻石的琢磨就是利用差异硬度，采用金刚石粉末相互研磨。 实用硬度测试 在鉴定宝石中最有意义的是相对硬度，即摩氏硬度。 对宝石材料所进行的任何硬度测试都具有潜在的破坏性，所以，使用硬度测试要特别小心。然而，有些情况下还是有用的。 一套镶有摩氏硬度计矿物小尖块的硬度笔，可用于测试： 未抛光材料或原石、抛光的雕件、不透明弧面宝石的背面 使用硬度笔的时候，一定要从软笔到硬笔依次进行，以便获得唯一的由能刻划该材料的最低硬度笔留下的划痕，且只能在不起眼的部位进行。 二、相对密度 1、定义： – 比重——相对密度，指矿物在空气中的重量 与同体积水在4℃时的重量之比。在4℃时， 1cm3水的质量为1g。 – 在国际单位制和我国的法定计量单位中，比 重已经废除，改用相对密度。但由于行业习 惯，在宝石界仍普遍使用“比重”一词。 – 目前，宝石界也常用“密度”一词，其定义是： 宝石单位体积的质量（g / cm3）。它在数值 上与比重相同。 2、比重的意义 比重是宝石的重要物理性质，也是一项稳定的物理常数，对于鉴定宝石十分重要。 测定相对密度有两种途径：测定法和比较法。 材料相对密度的可用静水称重法测定。 静水称重法使用水浸技术和天平。 相对密度也可用高密度液（