Question

宝石的硬度

Answer 1

宝石的硬度是指宝石抵抗外力(刻划、压入、研磨等)作用的能力。硬度是宝石重要特性之一，硬度小的易磨损、不耐久，则不宜作为宝石。

建立硬度大小顺序的标准有多种，主要与测试方法有关。

在矿物学和宝石学中都采用摩氏刻划相对硬度计。以10种矿物的硬度为标准，其硬度从小到大共分10级。

1 滑石

2 石膏

3 方解石

4 萤石

5 磷灰石

6 正长石

7 石英

8黄玉

9 刚玉

10金刚石

以上10种标准矿物等级之间只表示硬度的相对大小，各级之间的差异不是均等的。

利用摩氏硬度计测定矿物或宝石的硬度是将欲测矿物或宝石与硬度计中的某种矿物互相刻划决定矿物或宝石硬度级别。如某一宝石可刻划动正长石(在正长石上留一划痕)，而刻不动石英，其硬度可定为6.5。另外还可以借用一些常见的东西来补充它，如指甲为2.5，铜为3，玻璃为5，钢刀片为5.5～6，碳化硅为9.5等。用硬度计刻划宝石也可以，但这容易损伤宝石，因此不要刻划宝石的明显处。现在宝石界专门制作了一套硬度笔，测试更简单方便。

目前精确测定宝石的硬度常采用压入法。测试仪器是一种带压头的显微镜装置。压头为金刚石四棱角锥。借助测量压头在宝石光滑面上压出显微压痕的大小来计算硬度，这种硬度称压入硬度，又称维氏硬度其计算公式为：

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式中α为角锥锥角(一般为136°)，P为角锥上加的负载(单位：kg)，d为压痕对角线长度(单位：mm)。这种测试因压痕极小，只有高倍显微镜下才能察觉，因此不影响宝石外观。

维氏硬度H_v与摩氏硬度H_m之间大致有以下的关系：

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但这关系不适用于金刚石。表5-1-1中列出了标准矿物十级硬度与它们硬度实测数值的关系。

硬度具有异向性，因此精确测定宝石硬度时常因方向不同而异。这是因为晶体结构中原子排列及其结合力因方向不同而不同。这种异向性在宝石鉴定时并不重要，但在宝石加工时必须了解哪些方向容易琢磨，如金刚石八面体面硬度最大，而立方体面硬度最小。即使是同一晶面不同方向的硬度也不同，金刚石几种晶面上硬度的异向性如图5-1-1 所示，实线方向硬度大，虚线方向硬度小，可见硬度的异向性符合晶体的对称特征。众所周知，金刚石是最硬的物质，可用它来加工其他宝石，但加工金刚石用什么更硬的东西呢?其实宝石工艺师早就了解金刚石硬度的异向性，因此利用它硬度大的方向切磨其硬度小的方向，即用金刚石加工钻石。

决定宝石硬度的因素主要是晶体结构中原子间的结合力(键力)，具有共价键的硬度大(如金刚石)，分子键的硬度小(如滑石)，离子键者硬度中等。对于玉石类(晶体集合体)，其硬度一方面与组成玉石的矿物种类有关，另一方面还与晶粒之间的粘结力有关。若宝石材料经受天然风化作用或人工处理可使硬度比理论值降低。

表5-1-1 摩氏硬度与其他硬度的关系

(据Leutwein，F.and Sommer-Kulaszewski)

图5-1-1 金刚石几种晶面上的硬度异向性

(100)为立方面体面，(110)为菱形十二面体面，(111)为八面体面

Answer 2

宝石太多，不知你说的哪种，一般情形下宝石的硬度高于7级。