Thang đo Mohs là gì? Cấp độ & ứng dụng trong chế tác đồng hồ

Bạn có biết kim cương là khoáng vật cứng nhất trên Trái Đất? Điều đó được xác định nhờ thang đo Mohs – công cụ đánh giá độ cứng qua khả năng trầy xước. Khám phá ngay những bí mật thú vị về thang đo này trong bài viết dưới đây!

Thang đo Mohs là gì?

Thang đo Mohs (Mohs scale of hardness) là một hệ thống dùng để xác định độ cứng của khoáng vật, phát minh bởi nhà khoáng vật học người Đức Friedrich Mohs vào năm 1812.

Chúng hoạt động dựa trên nguyên tắc so sánh khả năng một khoáng vật có thể làm xước một khoáng vật khác hay không. Nếu một khoáng vật làm xước khoáng vật khác thì nó có độ cứng cao hơn.

Thang đo này xếp các khoáng vật theo độ cứng từ mềm nhất đến cứng nhất, với giá trị từ 1 đến 10. Đây là công cụ cơ bản trong ngành khoáng vật học dùng để so sánh độ cứng của vật liệu khác nhau.

Ví dụ, nếu một vật liệu nào đó bị Orthoclase (có độ cứng là 6) làm trầy xước nhưng không bị trầy bởi Apatite (có độ cứng 5) làm trầy thì quy ước độ cứng của khoáng vật đó là 5.5.

Thang đo Mohs

10 cấp độ của thang đo Mohs

Thang đo này đánh giá mỗi loại khoáng chất theo giá trị từ 10 (là loại cứng nhất và có khả năng chống trầy xước tốt nhất) đến 1 (loại có khả năng chống trầy xước kém nhất).

Dưới đây là thống kê 10 cấp độ của thang độ Mohs: 

Ưu và nhược điểm của thang đo Mohs

1. Ưu điểm

Dễ sử dụng và hiệu quả về chi phí: Thang đo này rất dễ sử dụng, chỉ cần một bộ dụng cụ kiểm tra đơn giản (giá khoảng dưới 30 USD tương đương 765.000 VNĐ). Phương pháp này thực hiện nhanh chóng và có chi phí thấp, rất hữu ích cho nghiên cứu khoáng vật cơ bản.

Không cần sử dụng phép đo phức tạp: Thang đo Mohs dựa trên việc thử nghiệm khả năng trầy xước của khoáng vật, thay vì sử dụng phép đo khó khăn hơn như vết lõm, điều này rất phù hợp với các vật liệu tinh thể như thủy tinh hay gốm sứ vì không thể sử dụng phép đo lực lớn (do chúng có thể vỡ hoặc biến dạng).

Ứng dụng trong các tình huống cơ bản: Phương pháp này rất hữu ích trong trường hợp cần xác định nhanh độ cứng của khoáng vật trong thí nghiệm giáo dục hoặc khảo sát khoáng vật – khi chưa đòi hỏi độ chính xác cao.

2. Nhược điểm

Thiếu độ chính xác: Mặc dù rất dễ sử dụng nhưng nó thiếu độ chính xác vì chỉ có 10 thang đo. Sự khác biệt của độ cứng 5 và 6 không thể thực sự được xác định và khó chính xác hơn so với Vickers hay Rockwell có phương pháp đo độ cứng phức tạp hơn.

Độ cứng tương đối: Kết quả của thang đo chỉ mang tính tương đối. Ví dụ, mặc dù kim cương xếp hạng 10 và corundum (ruby hoặc sapphire) xếp hạng 9, kim cương cứng hơn rất nhiều lần so với corundum. Nhưng sự chênh lệch này không thể hiện rõ trong thang đo Mohs.

Thiếu giá trị trung gian: Không có giá trị trung gian giữa các mức độ, gây khó khăn trong việc xác định độ cứng của khoáng vật nằm giữa hai mức. Điều này khiến cho việc so sánh độ cứng giữa các khoáng vật khó khăn hơn.

Không toàn diện: Thang đo chỉ bao gồm 10 khoáng vật, trong khi có nhiều khoáng vật khác không nằm trong thang đo này, yêu cầu phải sử dụng khoáng vật tham chiếu bổ sung để đánh giá.

Ứng dụng của thang đo Mohs trong ngành đồng hồ

1. Độ cứng của chất liệu mặt kính

Thang đo độ cứng Mohs giúp nhà chế tác xác định vật liệu phù hợp cho mặt kính đồng hồ, đảm bảo khả năng chống trầy xước và độ bền tối ưu.

Kính sapphire có độ cứng ở mức 9, chỉ xếp sau kim cương. Đây là chất liệu thường xuyên xuất hiện trên những mẫu đồng hồ cao cấp bởi khả năng chống trầy xước ấn tượng.

Kính khoáng còn gọi là kính cứng, có độ cứng 6 – 7.5. Loại kính này có độ bền khá tốt, tuy nhiên khả năng chống trầy xước chỉ ở mức trung bình. Đây là lựa chọn phổ biến trên các dòng thuộc phân khúc tầm trung.

Kính nhựa dễ bị trầy xước hơn so với hai loại trên với độ cứng ở mức 3 -4. Đặc điểm của loại kính này là khả năng chịu lực tốt và dễ đánh bóng.

Chiếc Saga 71931-CGGRCG-2 sử dụng mặt kính khoáng mang đến sự cân bằng giữa độ bền, khả năng chống trầy xước vừa phải và mức giá hợp lý

2. Độ bền của vỏ và dây đeo

Ngoài mặt kính, vỏ và dây đeo đồng hồ cũng quyết định đến độ bền của sản phẩm.

Thép không gỉ (Stainless Steel) có độ cứng 5.5 – 6 Mohs. Vật liệu này có khả năng chống ăn mòn, bền bỉ, dễ đánh bóng khi bị trầy nhẹ. Đây là chất liệu phổ biến trong nhiều phân khúc sản phẩm.

Vàng thường xuất hiện trong dòng cao cấp và thiết kế cổ điển dành cho phái nữ. Độ cứng của vàng chỉ đạt 2.5-3 điểm trên thang Mohs và dễ trầy xước. Vì vậy, nhà sản xuất thương pha với các kim loại khác để tăng độ bền.

Titanium có độ cứng 6 trên thang đo, chống ăn mòn tốt, thường được Citizen ứng dụng trên dòng Eco-Drive mang lại sự bền bỉ vượt trội.

Ceramic (Gốm công nghệ cao) siêu nhẹ, cứng gấp 3-4 lần thép không gỉ, chống trầy tốt và bền màu. Loại vật liệu này được Rado, Chanel, Hublot, Tissot ứng dụng vào những thiết kế của mình. Tuy nhiên, giá thành cao do chi phí sản xuất đắt đỏ.

Bạch kim (Platinum) có độ cứng 4.5, khá nặng nên thường pha với kim loại khác để tăng độ bền. Đây là chất liệu cao cấp, thuộc phân khúc xa xỉ.

Tùy vào từng loại đồng hồ và mục đích sử dụng, việc chọn chất liệu phù hợp cho mặt kính, vỏ và dây đeo sẽ đảm bảo độ bền và nâng cao trải nghiệm người dùng.

Thép không gỉ là chất liệu phổ biến trên dây đeo và vỏ đồng hồ của nhiều thương hiệu – Ảnh Saga Moment of Luo Goddess – 71957-RGMWRG-2AS

Ứng dụng khác của thang đo Mohs

1. Kiểm định độ mài mòn của đá quý

Các chuyên gia kiểm định độ cứng của đá quý dựa trên thang đo Mohs bằng cách sử dụng bộ dụng cụ chuyên dụng gồm 10 đầu nhọn, mỗi đầu tương ứng với một mức độ cứng khác nhau trong thang đo.

Quy trình thực hiện khá đơn giản: Từng mũi đo sẽ được chà sát lên bề mặt đá quý cho đến khi xuất hiện vết trầy, từ đó xác định vật liệu có thể làm trầy xước mẫu và suy ra độ cứng của nó.

Tuy nhiên, phương pháp này có nhược điểm là gây tổn hại đến mẫu kiểm định, điều mà ngành chế tác trang sức luôn cố gắng tránh. Vì vậy, chuyên gia thường áp dụng kỹ thuật quang phổ, kính hiển vi hoặc phương pháp đo độ bền hiện đại hơn để đánh giá độ cứng của đá quý một cách chính xác mà không làm ảnh hưởng đến chất lượng mẫu.

2. Dự đoán và phục vụ mục đích khai thác khoáng vật

Trong ngành khai thác khoáng sản, thang đo Mohs là công cụ hữu ích để xác định độ cứng của khoáng vật, hỗ trợ quá trình phân loại và chế biến.

Độ cứng của khoáng vật giúp đánh giá tính bền vững của một loại đá hoặc quặng trước khi đưa vào khai thác. Ví dụ, đá granite (Mohs 6 – 7) có độ bền cao hơn đá vôi (Mohs 3 – 4), vì vậy granite thường sử dụng làm vật liệu xây dựng. Biết độ cứng của khoáng vật cũng giúp các kỹ sư lựa chọn loại máy móc và lưỡi cắt phù hợp, giảm hao mòn thiết bị và tối ưu chi phí sản xuất.

3. Giáo dục và nghiên cứu

Ngoài ra, thang đo độ cứng còn được xem là công cụ quan trọng cho sinh viên và nghiên cứu sinh trong lĩnh vực khoáng vật và địa chất học. 

Thang Mohs là công cụ trực quan giúp sinh viên địa chất phân loại khoáng vật thông qua tính chất vật lý.

Độ cứng của khoáng vật phản ánh điều kiện áp suất và nhiệt độ trong lòng đất, giúp nhà khoa học nghiên cứu lịch sử hình thành địa chất của một khu vực.

Việc nghiên cứu độ cứng của khoáng vật giúp phát triển vật liệu nhân tạo có độ bền cao hơn, chẳng hạn như gốm kỹ thuật, hợp kim siêu cứng dùng trong hàng không vũ trụ và y tế.

Hồng Liên
Duyệt bởi Ngọc Yến