Твердость и прочность алмаза: основные физические характеристики
Принято считать, что алмазы — это драгоценные камни. Однако минерал применяется не только для создания дорогих украшений. Твердость алмаза самая максимальная по шкале Мооса и поэтому его используют в промышленности. Например, резаки для стекла оснащены алмазами, а также его используют в качестве абразивного слоя точильных и режущих кругов. У нас можно купить алмазные диски для болгарки по камню.
В чем особенности алмазов?
Алмаз — самый прочный минерал в мире. При добыче он выглядит достаточно неказисто: серый и бесформенный камень. Однако стоит ювелиру огранить его и алмаз засияет в сотни световых лучей. Именно за это его любят использовать в украшениях.
Помимо природных камней используют искусственные, вторые преимущественно встречаются в промышленности. Для изготовления бриллиантов отбирают самые крупные и чистые минералы. Остальные камни находятся применение в микроэлектронике, часах и других объектах.
Состав алмаза простой — чистый углерод. У ученых нет единственного мнения о том, как именно он появляется в природе. Есть версия, что процесс зарождения происходит на глубине 200 тысяч километров углерод попадает под большое давление. В процессе формируется уникальная кубическая структура, которая присуща будущему бриллианту. Весь процесс занимает миллиарды лет.
Поэтому запасы алмазов на планете истощаются. Со временем их и вовсе не останется. А для восполнения потребуется много времени. Основная масса камней добывается в Африке и России (Якутии). Некоторые ученые считают, что часть минералов попала на Землю из космоса. С метеоритами или после взрыва сверхновой.
Чаще всего алмазы белые, но бывают и иные варианты. Например, бурые и желтые камни снижают стоимость камней. А вот синий, зеленый или красный цвет — повышают цену минерала. Черные алмазы долгое время считались непригодными для создания украшений. Однако со временем отношение к этому изменилось. Так, черные камни с равномерным окрашиванием и глянцем стоят очень дорого.
Основные свойства минералов — это твердость, способность светиться и преломлять лучи. Алмазы устойчивы к очень высоким и низким температурам, к тому же они не воспринимают большинство агрессивных средств и щелочей. Камни отличаются хорошей теплопроводностью.
Что такое твердость камня?
У алмаза невероятная прочность и поэтому его проблематично разрушить. Однако твердость не нужно путать с устойчивостью к ударам. Иначе алмазы было бы невозможно добывать. Интересно то, что близкие родственники камня — графит и уголь. Они не отличаются такой прочностью.
Особую твердость бриллианты получают за счет сочетания давления и высокой температуры. Только в таких условиях можно получить настолько прочный камень. Он подходит для бурения и изготовления сверхточных элементов.
Именно алмаз ученый Моос сделал абсолютным по прочности. У камня показатель 10. Самый слабый — графит, он царапается ногтем. А вот апатит находится на 5 месте. Его сложно повредить ножом или стеклом.
Интересно то, что на девятом месте находится корунд. Это большая группа минералов, которая включает сапфиры и рубины. Их может повредить только алмаз.
Интересно то, что с благородным камнем так и не может соревноваться по прочности ни один материал. Это и титан, сплавы металлов и многое другое. Все они уступают в твердости алмазу.
Альтернативный способ определения твердости материалов
Из-за появления синтетических и сверхтвердых материалов шкалы Мооса стала недостаточно. Тогда была придумана система Роквелла. Ее разработчики тоже приняли алмаз, как эталон меры и сделали из него инструмент. В специальную машину установлен каменный конус. Он воздействует на испытуемый материал несколько секунд. После чего оценивается степень нанесения повреждений.
Система Роквелла охватывает больше разных типов материалов, чем шкала Мооса. Но они применяются обе, поэтому нельзя считать первой устаревшей. Есть и другие способы оценки твердости материалов.
Насколько прочен камень?
Нельзя путать такие характеристики, как твердость и прочность. Алмаз может резать стекло и другие материалы. Однако его можно разрушить. Например, сильным ударом стального молотка. После этого камень рассыпется в крошку. А вот обычное падение на пол — безопасно.
Интересно и то, что у алмазов высокая теплопроводность. Благодаря этому свойству их можно использовать в качестве полупроводников. Однако даже синтетические алмазы стоят дорого и это ограничивает их применение.
Диски с алмазным напылением активно применяются в обработке камня. С их помощью можно не только резать материал, но и шлифовать поверхность. За счет этого убираются неровности. Другой тип дисков предназначается для создания фактурной поверхности, например, состаренной или поврежденной.
Для небольших работ применяют алмазные наждачные губки и бумагу. Они обладают разной степенью зернистости и это влияет на степень обработки поверхности. Подобные инструменты удобны в быту.
У нас можно купить алмазные диски для УШМ и другие инструменты, а также средства для ухода за камнями.
