Твердость

(Rigidity) металлов и минералов — свойство сопротивляться изменению формы. Так как изменение формы сопровождается пластичными деформациями, т. е. сдвигами, то модуль сдвига (см., modulus of rigidity) может служить теоретически мерою Т. На практике Т. рассматривается как сопротивление тела углублению, производимому в нем другим телом, более твердым. Так, Т. металлов измеряется по способу Родмана, величинами углублений, производимых стальным закаленным ножом, имеющим форму пирамиды с сильно вытянутым ромбическим основанием. Полагается, что при одной и той же нагрузке ножа величина Т. металла обратно пропорциональна величине объема углубления. Подобным же образом, по способу Кальверта и Джонсона, Т. измеряется величиною груза, потребного для вдавливания закаленного стального усеченного конуса определенных размеров до половины его высоты. На основании этих опытов получена такая таблица Т. разных металлов:

--------------------------------------------------

| Мягкий серый чугун   | 1000    |

|------------------------------------------------|

| Сталь                        | 958      |

|------------------------------------------------|

| Железо                      | 948      |

|------------------------------------------------|

| Платина                     | 375      |

|------------------------------------------------|

| Медь                         | 301      |

|------------------------------------------------|

| Алюминий                 | 271      |

|------------------------------------------------|

| Серебро                    | 208      |

|------------------------------------------------|

| Цинк                          | 183      |

|------------------------------------------------|

| Золото                       | 167      |

|------------------------------------------------|

| Кадмий                      | 108      |

|------------------------------------------------|

| Висмут                      | 52        |

|------------------------------------------------|

| Олово                        | 27        |

|------------------------------------------------|

| Свинец                      | 16        |

--------------------------------------------------

Д. Б.

Т. минералов. При испытании на Т., если не требуется особенной точности, проводят от руки стальным острием или острым углом какого-нибудь минерала по ровной поверхности другого минерала и наблюдают, получается ли царапина на испытываемом минерале или же нет. Для определения Т. и ее обозначения пользуются так называемой шкалой Мооса, состоящей из 10 минералов. Шкалу эту составляют: 1) тальк, 2) каменная соль, 3) известковый шпат, 4) плавиковый шпат, 5) апатит, 6) ортоклаз, 7) кварц, 8) топаз, 9) корунд, 10) алмаз. При пользовании шкалой Мооса заготовляют куски названных минералов как с острыми углами, так и с ровными поверхностями. Для того, чтобы не слишком портить более мягкие номера шкалы, испытуемым минералом чертят всегда по тому члену шкалы, который кажется более твердым, а затем переходят к номерам с меньшей Т. Если находят Т. равной одному из членов шкалы, то эту Т. выражают номером этого члена; напр. Т. 4 означает Т. плавикового шпата. Если Т. не вполне совпадает с таковой члена шкалы, а находится между двумя степенями Т., то к цифре первой степени прибавляют половину. Таким образом, 3,5 будет Т., лежащая между Т. известкового шпата и плавикового шпата. Таким образом, все числа, обозначающие Т., имеют значение номеров. Для более точного количественного выражения Т. употребляется прибор, устроенный впервые Зеебеком и называемый склерометром. Прибор этот состоит из равноплечего рычага, на одном конце которого на верхней стороне имеется чашка для груза, а под чашкой укрепляется вертикальное стальное или алмазное острие. Испытуемая пластинка минерала устанавливается горизонтально на подставку прямо под острием; на чашку кладут груз до тех пор, пока при движении подставки на минерале не получится царапина. Чем тверже минерал, тем больший груз надо положить на чашку. Таким образом Т. можно выразить весом. Чтобы можно было чертить пластинку по различным направлениям и определять эти направления, служит горизонтальный вращающийся круг. Кроме того, подставка устроена на салазках, которые приводятся в движение при помощи винта и служат для плавного параллельного перемещения минерала. Исследования Т. при помощи склерометра и сопоставление со шкалою Мооса показали (Кальверт и Джонсон), что шкала Мооса дает только весьма грубое представление об относительной Т. тел и что интервалы в Т. членов шкалы весьма неодинаковы, особенно между высшими членами ее. Для наглядности приводим результаты, полученные Кальвертом и Джонсоном. При сравнении Т. чугуна была принята за 1000.

--------------------------------------------------------------------------------------------

|                               | По склерометру   | По шкале Мооса   |

|------------------------------------------------------------------------------------------|

| Платина                 | 375                      | 4,5 и 4                  |

|------------------------------------------------------------------------------------------|

| Полосовое железо  | 948                      | 5                          |

|------------------------------------------------------------------------------------------|

| Медь                     | 301                      | 3 и 2,5                  |

|------------------------------------------------------------------------------------------|

| Серебро                 | 208                      | 3 и 2,5                  |

|------------------------------------------------------------------------------------------|

| Золото                   | 167                      | 3 и 2,5                  |

|------------------------------------------------------------------------------------------|

| Висмут                  | 52                       | 2,5                       |

|------------------------------------------------------------------------------------------|

| Олово                    | 27                       | 2                          |

|------------------------------------------------------------------------------------------|

| Свинец                   | 16                       | 1,5                       |

--------------------------------------------------------------------------------------------

На некоторых кристаллах и спайных осколках кристаллографически различные плоскости обладают различной степенью Т. У дистена или кианита плоскости, соответствующие более совершенной спайности, чертятся гораздо легче других плоскостей, притом в первом случае Т. равна 5, а во втором доходит до 7. Точно так же гипс и слюда на плоскостях совершеннейшей спайности обнаруживают значительно меньшую Т., чем на остальных. Сверх сего, при дальнейшем исследовании (Франкенгейм) оказалось, что часто на одной и той же кристаллической поверхности обнаруживаются различные степени Т., смотря по направлению, по которому производится черчение кристалла. Гюйгенс впервые показал это на кристаллах известкового шпата. Чтобы изобразить величину Т. и соответствующее ей направление на кристаллической плоскости, Франц выразил груз и направления линиями, исходящими из одной точки. На этих линиях отложил длины пропорционально давлению (грузу). Если концы таких линий, лучеобразно исходящих из одной точки, соединить линией, то получается кривая Т. Она представляется в различном виде в зависимости от числа и направления плоскостей спайности в данном кристалле. Она имеет вид окружности, если по разным направлениям не существует различия в Т., вид эллипса, если существует только одна плоскость спайности, перпендикулярная к наследуемой плоскости, наконец, вид лопастной фигуры, если исследуемая плоскость пересекается несколькими направлениями спайности. Так, напр., моноклиноэдрический кристалл слюды обнаруживает совершенную спайность только по плоскости (001). Соответственно этому и кривая Т. на плоскости (010) является в виде эллипса, положение длинной оси которого показывает, что Т. наибольшая идет в направлении, перпендикулярном к спайности. На конечной плоскости (001) фигура Т. имеет вид окружности, потому что здесь нет различия в Т. в разных направлениях.

П. З.