
关于硬度这个经常被提及的话题,其实许多人都会存在一个误区,他们经常将硬度和韧性这两个概念混淆不清。在生活中我们可能会想当然地认为,一个物体的硬度越高,它的抗击打能力也会随之增强。比如用斧头劈木头(木头硬度低,斧头硬度高),或者铁锤敲打烧红的铁棒(铁烧红后易变形)。事实并非如此。让我们通过一个日常生活中的例子来深入理解这个问题。
下面展示的是一张图片中的刷碗布和碗。常识告诉我们,刷碗布的硬度显然低于碗的硬度。如果我们用锤子同时敲击这两个物体,结果肯定是刷碗布毫无损伤,而碗却被击碎。当我们用碗的碎片去切割刷碗布时,刷碗布却很容易被割破。
最近在抖音上,有人展示用大锤砸钻石的视频,结果钻石被砸得粉碎。这说明硬度高并不等于抗击打能力强。那么,如何衡量宝石的硬度呢?举个例子,铁锤可以砸碎钻石,但如果我们用钻石去刻划铁锤,铁锤上应该会留下痕迹。这才是钻石硬度大于铁锤的真正指标。
通过这两个例子,我们可以明白,硬度较高的物体在抗击打方面可能不如硬度较低的物体,但硬度较高的物体可以用来切割硬度较低的物体。这就是硬度和韧性的关系。硬度大的物体脆性也较大,容易受到外力的影响而破碎。
值得一提的是,韧性强的物体并不一定具有高的硬度。例如刷碗布、软质的手机壳以及一些塑料制品,商家在宣传时声称“摔不坏”,但这并不意味着它们的硬度高。
那么,为什么钻石虽然最硬却容易破碎呢?这是因为钻石属于原子晶体,C原子之间形成的是共价键。由于键强很高,所以钻石的硬度也很高。但在不同方向上,C原子之间的距离是不同的。在八面体方向上,C原子形成的面网间距最大,结合力最弱。当钻石受到外力时,首先的就是这个方向。在宝石学或矿物学中,这种现象被称为解理。
解理在宝石加工和鉴定中具有重要意义。特别是在加工大钻石时,解理可以被用来“劈钻”,瞬间将钻石劈成两半。下图展示的是著名钻石切磨师利用钻石的解理成功劈开世界上最大的钻石“库里南”。
