硬さ試験を理解する：完全ガイド
ダイヤモンドはなぜ硬いのか、不思議に思ったことはありませんか？この記事では、タルクからダイヤモンドまで、魅力的な物質の硬度の世界を探ります。ブリネル、ロックウェル、...
身の回りの物質の硬さを不思議に思ったことはありませんか？タルクの柔らかさからダイヤモンドの比類なき硬さまで、モース硬度計は鉱物の世界を巡る魅力的な旅を提供してくれます。この記事では、モース硬度計の歴史や用途、そしてモース硬度計を定義する鉱物にまつわる魅力的なエピソードをご紹介します。モース硬度計の秘密を解き明かし、私たちの世界を形づくる鉱物に新たな理解を深めましょう。
材料の硬さを測定する方法には、引っかき硬さと静荷重圧痕硬さの2つがある。スクラッチ硬度はモース硬度とも呼ばれ、相対的な硬度であり、やや粗い。
10種類の天然鉱物を基準としている。硬度の順番は、特定の鉱物の硬度の絶対的な大きさを表すものではなく、硬度の高い順番の鉱物が低い順番の鉱物を引っ掻くことができることを示している。他の鉱物の硬度は、これらの標準鉱物との比較によって決定されます。
モース硬度の単位は、1平方センチメートルあたりのキログラム力（kgf/cm²）で、[Pa]と表記されます。これは鉱物の硬さを表す基準で、1824年にドイツの鉱物学者フレデリッヒ・モースによって初めて提唱されました。ピラミッド型のダイヤモンド針によるスクラッチ法で、被検査鉱物の表面につけた傷の深さで硬さを表します。
硬度スケールは、タルク1（最も軟らかい）、石膏2、方解石3、蛍石4、アパタイト5、オルソクレース（長石またはペリクレースとも呼ばれる）6、石英7、トパーズ8、コランダム9、ダイヤモンド10（最も硬い）。モース硬度は、他の固体物質の硬度を表すのにも使われる。
| レベル | 鉱物 | に相当する。 |
| 1 | タルク | なし |
| 2 | 石膏 | 指の爪 |
| 3 | 方解石 | 銅貨 |
| 4 | 蛍石 | アイアンネイル |
| 5 | アパタイト | ガラス |
| 6 | オルソクレース | ペンナイフ |
| 7 | クォーツ | ファイル |
| 8 | トパーズ | サンドペーパー |
| 9 | コランダム | なし |
| 10 | ダイヤモンド | なし |
より具体的な方法としては、モース硬度スケールの標準硬度に対して検査対象の鉱物を引っ掻くことで、検査対象の鉱物の硬度を測定する。
例えば、ある鉱物が方解石を引っ掻くことができ、蛍石で引っ掻くことができる場合、その鉱物の硬度は3から4の間です。あるいは、爪（硬度2～2.5）、硬貨（硬度3.5）、小さなナイフ（硬度5.5）などを使って鉱物に傷をつけ、その硬度を大まかに判断することもできる。
| 代表的な鉱物名 | 一般的な用途 | 硬度スケール |
| タルク、グラファイト | タルクは最も柔らかい鉱物で、一般にタルクパウダーとして使用されている。 | 1 |
| 皮膚、天然ヒ素 | 1.5 | |
| 石膏 | 産業資材 | 2 |
| アイスキューブ | 2~3 | |
| ネイル、アンバー、アイボリー | 2.5 | |
| ゴールド、シルバー、アルミニウム | 2.5~3 | |
| カルサイト, 銅, 真珠 | カルサイトは彫刻材料や工業原料として使用できる。 | 3 |
| 貝殻、コイン | 3.5 | |
| 蛍石（蛍石とも呼ばれる） | 彫刻、冶金、建材 | 4 |
| プラチナ | レアメタル | 4~4.5 |
| 鉄 | 4~5 | |
| 燐灰石 | リンは、生物細胞の重要な構成要素であり、飼料、肥料、化学物質の生産に原料として使用される。 | 5 |
| ガラス、ステンレススチール | 5.5 | |
| オルソクレーズ、タンザナイト、ピュア チタン | 6 | |
| 歯（クラウンの外側の層） | 主成分はハイドロキシアパタイトである。 | 6~7 |
| 柔らかい翡翠 - 新疆河天翡翠 | 6~6.5 | |
| 黄鉄鉱 | 硫酸の製造や金の精錬の原料として使われるほか、薬用としても利用される。 | 6.5 |
| 硬玉-ビルマ翡翠と翡翠 | 6.5~7 | |
| 水晶ガラス、アメジスト | 7 | |
| 電気石、ジルコン | 7.5 | |
| クォーツ | 古い硬度スケールによれば、石英は7である。 | 8 |
| ペリドット | 8.5 | |
| トパーズ、クロム、タングステン鋼 | 古い硬度スケールでは、トパーズは8と評価されている。 | 9 |
| モアッサナイト | 合成宝石の輝きはダイヤモンドの2.5倍で、価格は1/10。 | 9.5 |
| ガーネット | 10 | |
| 溶融ジルコニア | 11 | |
| コランダム | コランダムは古い硬度スケールで9と評価されている。ルビーやサファイアのような天然宝石は、現在ではコランダムの一種と考えられており、合成サファイアの結晶の硬度も同様である。 | 12 |
| 炭化ケイ素 | 13 | |
| 炭化ホウ素 | 14 | |
| ダイヤモンド | ダイヤモンドは古い硬度スケールで10と評価されており、地球上で最も硬い天然宝石である。 | 15 |
モース硬度は、1824年にドイツの鉱物学者フリードリッヒ・モースによって提唱された鉱物の硬さを示す基準である。この基準は、ピラミッド型のダイヤモンド・ドリルで鉱物の表面に傷をつけ、その傷の深さで硬さを示す。
鉱物の硬度とは、ひっかき、圧痕、研磨などの特定の機械的外力に対する抵抗力のことです。鉱物学では、モース硬度と呼ばれることが多く、これはモース硬度スケールと比較したスクラッチ硬度です。
モース硬度は、硬度の異なる10種類の鉱物を低硬度から高硬度まで10段階に分けたもので、1.タルク、2.石膏、3.方解石、4.蛍石、5.アパタイト、6.斜長石、7.石英、8.トパーズ、9.コランダム、10.ダイヤモンド。
使用時には、標準的な鉱物を未知の硬度の鉱物にひっかきます。もしその鉱物がアパタイトでは傷がつくが、蛍石では傷がつかない場合、その鉱物の硬度は4から5の間であると判定される。
この方法は、ドイツの鉱物学教授フリードリッヒ・モース（1773-1839）によって確立され、命名されました。しかし、鉱物の硬度を正確に測定するには、やはり微小硬度計や硬度計が必要です。鉱物の硬度も鉱物の物理的性質のひとつです。硬度の高い鉱物は、工業技術に広く利用されてきた。
ダイヤモンドやコランダムなどの鉱物は、工業用として使われるだけでなく、貴重な宝石にもなる。宝石として、それらは通常高い硬度を持つ。
例えば、オパールの硬度は5.5～6.5、石英は6.5～7、閃亜鉛鉱は7.5～8、ツァボライトは8.5、サファイアとルビーの硬度はダイヤモンドに次ぐ9である。硬度の高い鉱物が宝石として選ばれるのは、摩耗に強く、時代を超えた価値を象徴しているからだろう！
タルク、石膏、方解石、蛍石、アパタイト、ジルコン、コランダム、炭化ケイ素、炭化ホウ素、ダイヤモンドなどである。
硬度の基準となる鉱物がない場合、硬度を測る最も簡単な方法は爪や小さなナイフを使うことである。指の爪の硬度は2.5、銅貨の硬度は3、ガラスと小さなナイフの硬度はともに5である。
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