Les minéraux

Échelle de dureté Mohs



Un test de dureté rapide pour une utilisation sur le terrain et en classe


Kit de dureté Mohs: Un kit d'échelle de dureté Mohs de laboratoire contenant: (1) du talc; (2) gypse; (3) calcite; (4) fluorite; (5) apatite; (6) orthoclase; (7) quartz; (8) topaze; et (9) le corindon. Le diamant n'est pas inclus dans la plupart des kits pour réduire les coûts. Un échantillon de diamant serait également si petit qu'il devrait être monté dans une poignée pour être utile. Achetez un kit de dureté minérale.

Qu'est-ce que l'échelle de dureté Mohs?



Échelle de dureté Mohs
Minéral Dureté
Talc1
Gypse2
Calcite3
Fluorine4
Apatite5
Orthoclase6
Quartz7
Topaze8
Corindon9
diamant10

L'un des tests les plus importants pour identifier les échantillons de minéraux est le test de dureté Mohs. Ce test compare la résistance d'un minéral à l'éraflure par dix minéraux de référence connus sous le nom d'échelle de dureté Mohs (voir tableau à gauche). Le test est utile car la plupart des échantillons d'un minéral donné sont très proches de la même dureté. Cela fait de la dureté une propriété de diagnostic fiable pour la plupart des minéraux.

Friedrich Mohs, un minéralogiste allemand, a développé l'échelle en 1812. Il a sélectionné dix minéraux de dureté distinctement différente, allant d'un minéral très doux (talc) à un minéral très dur (diamant). À l'exception du diamant, les minéraux sont tous relativement communs et faciles ou peu coûteux à obtenir.

Faire des comparaisons de dureté

La "dureté" est la résistance d'un matériau aux rayures. Le test est effectué en plaçant une pointe pointue d'un échantillon sur une surface non marquée d'un autre échantillon et en essayant de produire une égratignure. Voici les quatre situations que vous pourriez observer en comparant la dureté de deux échantillons:

  1. Si l'échantillon A peut rayer l'échantillon B, alors l'échantillon A est plus dur que l'échantillon B.

  2. Si l'échantillon A ne raye pas l'échantillon B, alors l'échantillon B est plus dur que l'échantillon A.

  3. Si les deux échantillons sont de dureté égale, ils seront relativement inefficaces pour se gratter. De petites rayures peuvent être produites ou il peut être difficile de déterminer si une rayure a été produite.

  4. Si le spécimen A peut être rayé par le spécimen B mais ne peut pas être rayé par le spécimen C, alors la dureté du spécimen A est comprise entre la dureté du spécimen B et le spécimen C.

Test de dureté Mohs: Lorsque vous effectuez le test, placez l'échantillon inconnu sur un dessus de table et maintenez-le fermement en place d'une main. Placez ensuite un point de l'échantillon de référence contre une surface plate et non marquée de l'échantillon inconnu. Appuyez fermement l'échantillon de référence contre l'inconnu et faites-le glisser délibérément sur la surface plane tout en appuyant fermement. Pour éviter les blessures, faites glisser l'échantillon connu loin de votre corps et parallèlement aux doigts qui tiennent l'échantillon inconnu.

Procédure d'essai de dureté Mohs

  • Commencez par localiser une surface lisse et non rayée pour les tests.

  • D'une main, maintenez fermement le spécimen de dureté inconnue contre un plateau de table afin que la surface à tester soit exposée et accessible. Le plateau de table supporte l'échantillon et vous aide à le maintenir immobile pour le test.

  • Tenez l'un des échantillons de dureté standard dans l'autre main et placez un point de cet échantillon contre la surface plate sélectionnée de l'échantillon inconnu.

  • Appuyez fermement le point de l'échantillon standard contre l'échantillon inconnu et faites glisser fermement le point de l'échantillon standard sur la surface de l'échantillon inconnu.

  • Examinez la surface de l'échantillon inconnu. Avec un doigt, enlevez tous les fragments minéraux ou la poudre qui a été produite. Le test a-t-il produit une égratignure? Attention à ne pas confondre poudre minérale ou résidu avec une égratignure. Une égratignure sera une rainure distincte coupée dans la surface minérale, pas une marque sur la surface qui s'essuie.

  • Effectuez le test une deuxième fois pour confirmer vos résultats.

Dureté Mohs des minéraux communs

Alphabétique
Anhydrite3 à 3,5
Apatite5
Arsénopyrite5,5 à 6
Augite5,5 à 6
Azurite3,5 à 4
Barytine2,5 à 3,5
Bauxite1 à 3
Béryl7,5 à 8
Biotite2,5 à 3
Bornite3 à 3,25
Calcite3
Cassitérite6 à 7
Chalcocite2,5 à 3
Chalcopyrite3,5 à 4
Chlorite2 à 2,5
Chromite5,5 à 6
Chrysobéryl8.5
Cinabre2 à 2,5
Cuivre2,5 à 3
Cordiérite7 à 7,5
Corindon9
Cuprite3,5 à 4
diamant10
Diopside5,5 à 6,5
Dolomie3,5 à 4
Enstatite5 à 6
Epidote6 à 7
Euclase7.5
Fluorine4
Galène2.5+
Grenat6,5 à 7,5
Glauconite2
Or2,5 à 3
Graphite1 à 2
Gypse1,5 à 2
Halite2 à 2,5
Hématite5 à 6,5
Hornblende5 à 6
Ilménite5 à 6
Jadéite6,5 à 7
Kyanite4,5 à 7
Limonite1 à 5
Magnésite3,5 à 5
Magnétite5 à 6,5
Malachite3,5 à 4
Marcassite6 à 7,5
Molybdénite1 à 2
Monazite5 à 5,5
Moscovite2 à 3
Néphéline5,5 à 6
Néphrite6 à 6,5
Olivine6,5 à 7
Orthoclase6 à 6,5
Plagioclase6 à 6,5
Prehnite6 à 6,5
Pyrite6 à 6,5
Pyrophyllite1 à 2
Pyrrhotite3,5 à 4,5
Quartz7
Rhodochrosite3,5 à 4
Rhodonite5,5 à 6,5
Rutile6 à 6,5
Serpentin3 à 5
Sidérite3,5 à 4,5
Sillimanite6,5 à 7,5
argent2,5 à 3
Sodalite5,5 à 6
Sphalérite3,5 à 4
Spinelle7,5 à 8
Spodumène6,5 à 7
Staurolite7 à 7,5
Soufre1,5 à 2,5
Sylvite2
Talc1
Titanite5 à 5,5
Topaze8
Tourmaline7 à 7,5
Turquoise5 à 6
Uraninite5 à 6
Vanadinite3 à 4
Witherite3 à 3,5
Wollastonite4,5 à 5,5
Zircon7.5
Zoisite6 à 7
Dureté décroissante
diamant10
Corindon9
Chrysobéryl8.5
Topaze8
Béryl7,5 à 8
Spinelle7,5 à 8
Euclase7.5
Zircon7.5
Cordiérite7 à 7,5
Staurolite7 à 7,5
Tourmaline7 à 7,5
Quartz7
Grenat6,5 à 7,5
Jadéite6,5 à 7
Sillimanite6,5 à 7,5
Olivine6,5 à 7
Spodumène6,5 à 7
Marcassite6 à 7,5
Cassitérite6 à 7
Epidote6 à 7
Zoisite6 à 7
Néphrite6 à 6,5
Orthoclase6 à 6,5
Plagioclase6 à 6,5
Prehnite6 à 6,5
Pyrite6 à 6,5
Rutile6 à 6,5
Diopside5,5 à 6,5
Rhodonite5,5 à 6,5
Arsénopyrite5,5 à 6
Augite5,5 à 6
Chromite5,5 à 6
Hématite5,5 à 6,5
Néphéline5,5 à 6
Sodalite5,5 à 6
Magnétite5 à 6,5
Enstatite5 à 6
Hornblende5 à 6
Ilménite5 à 6
Turquoise5 à 6
Uraninite5 à 6
Monazite5 à 5,5
Titanite5 à 5,5
Apatite5
Wollastonite4,5 à 5,5
Kyanite4,5 à 7
Fluorine4
Magnésite3,5 à 5
Pyrrhotite3,5 à 4,5
Sidérite3,5 à 4,5
Azurite3,5 à 4
Chalcopyrite3,5 à 4
Cuprite3,5 à 4
Dolomie3,5 à 4
Malachite3,5 à 4
Rhodochrosite3,5 à 4
Sphalérite3,5 à 4
Serpentin3 à 5
Vanadinite3 à 4
Anhydrite3 à 3,5
Witherite3 à 3,5
Bornite3 à 3,25
Calcite3
Barytine2,5 à 3,5
Biotite2,5 à 3
Chalcocite2,5 à 3
Cuivre2,5 à 3
Or2,5 à 3
argent2,5 à 3
Galène2.5+
Moscovite2 à 3
Chlorite2 à 2,5
Cinabre2 à 2,5
Halite2 à 2,5
Glauconite2
Sylvite2
Soufre1,5 à 2,5
Gypse1,5 à 2
Limonite1 à 5
Bauxite1 à 3
Graphite1 à 2
Molybdénite1 à 2
Pyrophyllite1 à 2
Talc1

Conseils pour tester la dureté Mohs

  • Une liste de minéraux par ordre de dureté peut être une référence pratique. Si vous déterminez qu'un spécimen a une dureté de Mohs 4, vous pouvez rapidement obtenir une liste de minéraux potentiels.

  • La pratique et l'expérience amélioreront vos capacités lors de ce test. Vous deviendrez plus rapide et plus confiant.

  • Si la dureté de l'échantillon inconnu est d'environ 5 ou moins, vous devriez pouvoir produire une égratignure sans trop d'effort. Cependant, si l'échantillon inconnu a une dureté d'environ 6 ou plus, la production d'une égratignure nécessitera une certaine force. Pour ces échantillons, maintenez fermement l'inconnu contre la table, placez l'échantillon standard contre lui, appuyez fermement avec détermination, puis en maintenant lentement la pression, faites glisser l'échantillon standard sur la surface de l'inconnu.

  • Ne vous laissez pas berner par un spécimen standard doux produisant une marque sur un dur inconnu. Cette marque ressemble à ce qu'un morceau de craie produit sur un tableau noir. Il s'effacera sans laisser de rayures. Essuyez votre doigt sur la surface testée. Si une rayure a été produite, il y aura une rainure visible. Si les marques s'effacent, aucune rayure n'a été produite.

  • Certains matériaux durs sont également très cassants. Si l'un de vos échantillons se casse ou s'effrite plutôt que de se rayer, vous devrez être très prudent lors de la réalisation du test. Il peut être difficile de tester des échantillons minuscules ou granuleux.

  • Certains spécimens contiennent des impuretés. Si les résultats de votre test ne sont pas visiblement concluants, ou si les informations de votre test ne sont pas conformes à d'autres propriétés, n'hésitez pas à refaire le test. Il est possible qu'un petit morceau de quartz (ou une autre impureté) soit incrusté dans l'un de vos spécimens.

  • Ne soyez pas mauviette! Il s'agit d'un problème très courant. Certaines personnes frottent négligemment un spécimen d'avant en arrière contre un autre, puis recherchent une marque. Ce n'est pas ainsi que se fait le test. Cela se fait avec un seul mouvement déterminé dans le but de couper une égratignure.

  • Faites attention. Lorsque vous tenez l'échantillon inconnu contre la table, placez-le de sorte que l'échantillon connu ne soit pas tiré sur l'un de vos doigts.

  • Ce test doit être effectué sur une table de laboratoire ou un établi avec une surface durable ou un revêtement protecteur. Ne faites pas ce type de test sur des meubles fins.

  • Testez de minuscules particules ou grains en les plaçant entre deux morceaux d'un minéral index et en les grattant ensemble. Si les grains sont plus durs que le minéral indice, des rayures seront produites. Si les grains sont plus mous, ils tacheront.

Dureté des objets communs



Dureté Mohs des objets communs
ongle2 à 2,5
cuivre3
clou4
verre5.5
lame de couteau5 à 6,5
lime en acier6.5
plaque de strie6,5 à 7
quartz7

Certaines personnes utilisent quelques objets communs pour des tests de dureté rapides. Par exemple, un géologue sur le terrain peut toujours porter un couteau de poche. Le couteau peut être utilisé pour un test de dureté rapide afin de déterminer si un échantillon est plus dur ou plus mou que Mohs 5 à 6,5.

Avant d'utiliser ces objets comme outils de test rapide, c'est une bonne idée de confirmer leur dureté. Certains couteaux ont un acier plus dur que d'autres. Testez la vôtre et vous saurez alors sa dureté.

Ces objets communs peuvent également être utiles si vous ne disposez pas d'un ensemble de minéraux de référence. Nous avons inclus le quartz dans cette liste car il s'agit d'un minéral omniprésent. Sur le terrain, vous n'êtes souvent qu'à quelques pas d'un morceau de quartz.

Choix de dureté Mohs: Les pics de dureté sont faciles à utiliser. Ils ont un stylet en laiton et un "pick" en alliage qui est utilisé pour les tests de dureté. Placez la pointe pointue d'une pioche sur votre spécimen inconnu et faites-le glisser sur la surface. Il produira une égratignure, glissera sur la surface ou laissera une trace de métal. Ils sont fournis avec une dureté de 2 (une pointe en plastique), 3 (une pointe en cuivre) et 4 à 9 (alliages soigneusement sélectionnés). Ils sont parfaits pour tester de petits spécimens ou pour tester de petits grains incrustés dans une roche. Ces pics de dureté sont disponibles dans la boutique Geology.com.

Choix de dureté

Une alternative à l'utilisation des minéraux de référence pour les tests est un ensemble de «pics de dureté». Ces médiators ont des pointes métalliques pointues que vous pouvez utiliser pour des tests très précis. Les pics permettent beaucoup plus de contrôle et leurs pointes acérées peuvent être utilisées pour tester de petits grains minéraux dans une roche.

Les pics tranchants peuvent être utilisés facilement et produire une égratignure s'ils sont plus durs que l'échantillon testé ou laisser une fine bande de métal s'ils sont plus mous. Examinez le site de test avec une lentille à main pour voir les résultats de votre test.

Nous avons utilisé des pics de dureté et pensons qu'ils font un excellent travail. Ils sont plus faciles à utiliser et plus précis que les tests avec des échantillons. Ils peuvent être affûtés lorsqu'ils s'émoussent. Le seul inconvénient est leur prix (environ 80 $ par set).

Plus dur que Diamond, plus doux que Talc?

Le diamant n'est pas la substance la plus dure connue, mais les matériaux les plus durs sont beaucoup plus rares. Les chercheurs ont signalé que le nitrure de bore et la lonsdaleite de wurtzite peuvent être plus durs que le diamant. 1

Il est peu probable que vous trouviez un minéral plus doux que le talc. Cependant, quelques métaux sont plus mous. Ceux-ci comprennent: le césium, le rubidium, le lithium, le sodium et le potassium. Vous n'aurez probablement jamais besoin de tester leur dureté. 2

Comparaison de la dureté Mohs - Vickers: Ce graphique compare la dureté des minéraux index de l'échelle de dureté Mohs (une échelle entière) avec leur dureté Vickers (une échelle continue). La dureté Mohs est une résistance à la rayure, tandis que la dureté Vickers est une résistance à l'indentation sous pression. Le graphique montre la grande différence entre la dureté Vickers du corindon et du diamant - qui ne sont séparés que d'une unité sur l'échelle de dureté Mohs.

Échelle de dureté Mohs par rapport aux autres


Échelles de dureté minérale
MinéralMohsVickers
(kg / mm2)
Talc127
Gypse261
Calcite3157
Fluorine4315
Apatite5535
Orthoclase6817
Quartz71161
Topaze81567
Corindon92035
diamant1010000

Lorsque Friedrich Mohs a développé son échelle de dureté en 1812, très peu d'informations sur la dureté minérale étaient disponibles. Il a simplement sélectionné dix minéraux dont la dureté variait et les a placés arbitrairement sur une échelle entière de 1 à 10. C'était une échelle relative dans laquelle un minéral de dureté inconnue pouvait être testé contre un groupe de dix minéraux d'indice pour voir où il se positionnait. la balance.

L'échelle de Mohs a résisté à l'épreuve du temps et a été largement utilisée dans le monde entier depuis plus de 200 ans - principalement parce qu'elle est facile à faire, peu coûteuse et que les gens la comprennent rapidement. D'autres tests de dureté ont été mis au point mais aucun d'entre eux n'est aussi largement utilisé.

Une «dureté Mohs» est une comparaison d'échelle relative relative de la «résistance à la rayure». La plupart des autres échelles de dureté utilisent «la résistance à l'indentation sous un stylet auquel une quantité spécifique de pression est appliquée pendant une durée spécifique». ces tests diffèrent de la dureté de Mohs dans leur procédure, ce sont tous des tests de résistance aux atomes qui sont délogés de leurs positions par pression contre la surface d'un spécimen minéral.

L'une de ces échelles est l'échelle de dureté Vickers. Dans le test Vickers, la taille de l'empreinte est estimée au microscope et utilisée pour calculer une valeur de dureté. Les valeurs de dureté Vickers forment une échelle continue qui fournit plus d'informations sur la dureté des minéraux par rapport aux valeurs entières de l'échelle de Mohs. Un tableau comparant les minéraux de l'échelle de Mohs à leur dureté Vickers est présenté ici avec un graphique des données. Le graphique montre qu'en termes de dureté Vickers, les écarts entre les valeurs entières de l'échelle de Mohs ne sont pas uniformes en largeur. De plus, les écarts entre les minéraux de dureté Mohs plus élevée sont beaucoup plus larges que ceux entre les minéraux plus mous. En termes de dureté Vickers, le diamant est énormément plus dur que le corindon.

La meilleure façon d'en apprendre davantage sur les minéraux est d'étudier avec une collection de petits spécimens que vous pouvez manipuler, examiner et observer leurs propriétés. Des collections minérales peu coûteuses sont disponibles dans la boutique Geology.com.

Variations de dureté dans un seul minéral

Bien que les ouvrages de référence et les sites Web répertorient souvent une seule dureté pour chaque minéral, de nombreux minéraux ont une dureté variable. Ils ont une dureté plus ou moins grande selon la direction dans laquelle ils sont rayés.

Un exemple bien connu d'un minéral à dureté variable est la kyanite. La cyanite se rencontre fréquemment dans les cristaux en forme de lame. Ces cristaux ont une dureté d'environ 5 s'ils sont testés parallèlement à l'axe long du cristal, et une dureté d'environ 7 s'ils sont testés parallèlement à l'axe court d'un cristal. Pourquoi? Ces différentes directions rencontrent différents environnements de liaison dans le cristal de kyanite. Les liaisons qui résistent aux rayures parallèlement au grand axe du cristal lamé sont plus faibles que celles rencontrées lors du grattage sur la largeur du cristal. Des duretés intermédiaires sont rencontrées dans d'autres directions.

Un autre exemple est le diamant. Les gens qui taillent des diamants connaissent sa dureté variable depuis des centaines d'années. Ils savent que parallèlement aux faces des cristaux octaédriques, un cristal de diamant est presque impossible à voir et très difficile à polir. Le diamant peut être cassé dans cette direction par clivage, et la meilleure méthode pour le couper dans cette direction est avec un laser. La direction la plus douce et la meilleure pour scier ou polir un cristal de diamant est parallèle à ses faces cristallines cubiques. Ces informations sont des connaissances essentielles pour les artisans qui planifient la conception d'un diamant à facettes. Le comprendre et travailler avec lui fait gagner du temps, économise de l'argent et crée un meilleur produit avec moins de déchets.

L'altération peut également influer sur la dureté d'un spécimen minéral. L'altération modifie la composition d'un minéral, le produit d'altération étant généralement plus doux que le matériau d'origine. Lors du test de la dureté ou de la strie ou d'une autre propriété d'un minéral, la meilleure façon de tester est sur une surface fraîchement cassée avec un éclat attendu qui n'a pas été exposé aux intempéries.

A propos des tests de dureté

Le test de dureté développé par Friedrich Mohs a été le premier test connu à évaluer la résistance d'un matériau aux rayures. Il s'agit d'un test comparatif très simple mais inexact. Sa simplicité lui a peut-être permis de devenir le test de dureté le plus utilisé.

Depuis que l'échelle de Mohs a été développée en 1812, de nombreux tests de dureté différents ont été inventés. Il s'agit notamment des tests de Brinell, Knoop, Rockwell, Shore et Vickers. Chacun de ces tests utilise un minuscule "pénétrateur" qui est appliqué au matériau testé avec une quantité de force soigneusement mesurée. Ensuite, la taille ou la profondeur de l'empreinte et la quantité de force sont utilisées pour calculer une valeur de dureté.

Parce que chacun de ces tests utilise un appareil différent et des calculs différents, ils ne peuvent pas être directement comparés les uns aux autres. Donc, si le test de dureté Knoop a été effectué, le nombre est généralement indiqué comme une «dureté Knoop». Pour cette raison, les résultats des tests de dureté Mohs doivent également être signalés comme une «dureté Mohs».

Pourquoi y a-t-il tant de tests de dureté différents? Le type d'essai utilisé est déterminé par la taille, la forme et les autres caractéristiques des échantillons testés. Bien que ces tests soient assez différents du test de Mohs, il existe une certaine corrélation entre eux. 2

Dureté, ténacité et résistance

Lorsque vous testez la dureté, n'oubliez pas que vous testez "la résistance aux rayures". Pendant le test, certains matériaux peuvent échouer d'autres manières. Ils pourraient se casser, se déformer ou s'effriter au lieu de se rayer. Les matériaux durs se cassent souvent lorsqu'ils sont soumis à des contraintes. C'est un manque de ténacité. D'autres matériaux peuvent se déformer ou s'effriter lorsqu'ils sont soumis à des contraintes. Ces matériaux manquent de résistance. Gardez toujours à l'esprit que vous testez la résistance aux rayures. Ne vous laissez pas berner par d'autres types de défaillance de l'échantillon testé.

Utilisations pour les tests de dureté

Le test de dureté Mohs est presque exclusivement utilisé pour déterminer la dureté relative des spécimens minéraux. Cela se fait dans le cadre d'une procédure d'identification des minéraux sur le terrain, en salle de classe ou en laboratoire lorsque des échantillons facilement identifiables sont examinés ou lorsque des tests plus sophistiqués ne sont pas disponibles.

Dans l'industrie, d'autres tests de dureté sont effectués pour déterminer l'adéquation d'un matériau à un processus industriel spécifique ou à une application finale spécifique. Des tests de dureté sont également effectués dans les processus de fabrication pour confirmer que les traitements de durcissement tels que le recuit, la trempe, l'écrouissage ou l'écrouissage ont été effectués conformément aux spécifications.

Sources d'informations
1 Des scientifiques découvrent un matériau plus dur que le diamant - Lisa Zyga, article de site Web sur Phys.org, février 2009.
2 Mohs Scale of Mineral Hardness: article de Wikipedia, consulté pour la dernière fois en juillet 2016.
3 Dureté des matériaux: article du site Web, Center for Advanced Life Cycle Engineering, University of Maryland, consulté pour la dernière fois en juillet 2016.

Quelques notes sur l'orthographe

L'échelle de dureté Mohs doit son nom à son inventeur, Friedrich Mohs. Cela signifie qu'une apostrophe n'est pas nécessaire lors de la saisie du nom du test. "Moh's" et "Mohs" "sont incorrects.

Google est vraiment intelligent sur ces noms. Vous pouvez même saisir "Échelle de dureté Moe" comme requête et Google sait renvoyer les résultats pour "Échelle de dureté Mohs". :-)