7矿物硬度详解
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应当指出，刻划硬度，抗压硬度和抗磨硬度三者的形成机理是 不完全相同的。刻划硬度反映矿物的弹性极限、屈服极限、强 度极限和破裂极限，受方向性的影响较大；抗磨硬度系较硬物 质(磨料)在矿物表面上沿着不同方向长时间刻划的积累，其形 成机理与刻划硬度相似，除了抵抗塑性变形以外，主要反映矿 物抵抗破裂、剥离的能力。
此外，金属矿物的抗压硬度值还可作为矿物重要的成 因标型特征之一。
如区域变质型磁铁矿VHN值为440—570(平均542) kg ／mm2、接触交代型为480—635(平均600) kg／mm2、 岩浆型为550一750(平均641) kg／mm2，可以标示磁铁 矿的不同成因。
又如陆源浅海相胶体化学沉积矿床中黄铁矿的抗压硬
度为500一999 kg／mm2、变质矿床为1234.1 kg／mm2、
矽卡岩型矿床为1328—1802 kg／mm2、热液矿床为
1436 kg／mm2，可以帮助分析矿床成因。所以近年来
许多矿相学家把反射率和硬度作为金属矿物最主要的
两项鉴定特征。
5 2020/3/21
二、矿物刻划硬度的测试
肉眼鉴定矿物时利用与摩氏硬度计规定的十种标准矿 物刻划对比确定欲测矿物的硬度。在矿相显微镜下则 利用钢针(缝纫针)，铜针(纯铜电线丝磨尖制成)刻划矿 物确定硬度。其分级简易适用。具体分级如下：
在自然界，矿物晶体中一种键往往沿一定的方向发育，使晶体 具有明显的方向性。比如石墨，层内为同极键，键力很强；层 与层之间为温德华键，键力很弱。因此，矿物的硬度具有异向 性。
即使是等轴晶系的矿物晶体，由于方向不同，其质点的堆积紧 密程度、排列方式甚至键的类型都会有所差别，故硬度各不相 等。事实上，即使在同一个晶面上，方向不同，硬度也有差异。 据S.H.U.Bowle，和K.Taylor的试验，许多矿物由于方位不同引 起的硬度差异可达其平均数的5—35％。
3 2020/3/21
(二)矿物硬度的研究意义 硬度测定对于鉴定金属矿物具有重要意义。用极简单
的工具(钢针、铜针)在矿相显微镜下可迅速地获得矿 物刻划硬度的定性资料。不用任何专门工具即可利用 光片磨制过程中造成的软硬矿物之间的相对突起对比 毗邻矿物的抗磨硬度。 如在较高温度条件下形成的铁闪锌矿其中分布有黄铜 矿或磁黄铁矿固溶体分解物(黄色小点或细叶片)，抗 磨硬度低于闪锌矿的这种黄色分解物为黄铜矿，抗磨 硬度高于闪锌矿的则为磁黄铁矿。抗压硬度系用硬度 仪精确测定的定量数值，鉴定意义更大。 如很多特性都相近的锌锰矿(Hetaerolite)和黑锌锰矿 (Chalcophanite)不易鉴别，但前者抗压硬度VHN值为 583—985kg／mm2，后者该值仅为71—246 kg／mm2， 可明显地将两者区分开来；对于自然界产出极少的铂 族矿物微细颗粒，抗压硬度精确数值也具有重要的鉴 定意义。
3．严格防止受震，硬度仪不能安装在木桌上，而必须 安装在水泥台上(在水泥台与硬度仪座台之间应以海绵 或橡皮垫隔开)，还必须在压入金刚石压头之前将硬度 仪照明灯关掉(防止电流震动)；
KHN(H )=
P
14.2288 P kg / mm2
k
1/ 2ctg 1 (172.5)tg(130)d 2
d2Βιβλιοθήκη Baidu
2
式中P为负荷重(以kg为单位)；d为长菱形压痕 的长对角线长度(以mm为单位)。
13 2020/3/21
现以国产71型硬度仪为例简要介绍维克硬度值的测量方法。
我国上海第二光学仪器厂产71型显微硬度仪由测微反光显微镜、 载物台和加荷装置等部件构成。
第六章 矿物的硬度
一、矿物硬度的概念及研究意义
(一)矿物硬度的概念及形成机理
矿物抵抗外来机械作用力的能力即为矿物的硬度。从 这种机械作用力的类型来划分，矿物抵抗刻划作用力 的为“刻划硬度”；抵抗研磨作用力的为“抗磨硬 度”；抵抗压入作用力的为“抗压硬度”。
矿物的硬度与其化学成分有关。化学元素在矿物晶体 中系原子或离子作有规律的排列。原子与原子或离子 与离子之间的结合力称为“键力”，它与矿物硬度的 大小直接相关。键力强则抵抗压入或撕裂的阻力大， 即硬度高。
划不能太用力，针应经常磨尖。刻划时从左向右划动 (镜下倒象显示为从右向左划动)。刻划硬度的光片必 须保持清洁，以免光片上的尘土、氧化膜、污垢被金 属针刻掉后误认为划动了矿物。
6 2020/3/21
三、矿物抗磨硬度的测试 矿石光片用帆布等加磨料抛光时，由于矿石中各种矿
物的抗磨硬度不同，如图6—1所示，软矿物(黄铜矿和 方铅矿)容易凹下而硬矿物(黄铁矿)则比较突出，在两 种矿物（左为黄铁矿和黄铜矿，右为黄铁矿和方铅矿） 交界处形成过渡的斜面。 图6-1中。黑箭头表示反射光线。在平面部分反射光线 都垂直向上，在斜面上的光线，则根据反射面上入射 角与反射角相等的原理，偏向硬度较低的方向反射。 因此，在矿相显微镜下观察，正对矿物交界线的位置 显得黑暗，而在交界线的外围由于光线重叠，显得较 为明亮，形成—条“亮线”。 当显微镜镜筒上升(或物台下降)使物镜焦点上升时(如 图6—1中由B升到A水平虚线处)，亮线向低硬度矿物 方向移动(图中为ab到a′b′)。反之，当镜筒下降(或物 台上升)使物镜焦点下降，亮线就向高硬度矿物方向移 动。
众所周知，键力大小取决于原子或离子的半径及化学
键的性质。一般地说，当键性和晶格类型相同时，原
于或离子半径小的矿物硬度高：离子电阶低者硬度低。
就各种化学键比较而言，共价键矿物硬度较高，离子
键矿物硬度中等；金属键矿物硬度较低、温德华键矿
物硬度最低。
1
2020/3/21
不言而喻，矿物硬度还和晶体结构密切有关。当其他因素相同 时，质点(原于或离于)的堆积越紧密(配位数大)则矿物的硬度越 高。
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如 硫 铂 矿 (Cooperite) 、 砷 铂 矿 (Sperrylite) 和 琉 钌 矿 (Laurite) 的 VHN 值 依 次 为 的 505—588 、 783 － 1079 和 1393—2012 kg／mm2，可迅速鉴别三者。另外，矿物 的抗压硬度精确数值可以反映矿物中呈类质同象替换 之杂质 元素的 多少 。 如闪锌 矿含 FeS分子14.39％时 VHN值为192.1 kg／mm2，含FeS分子l 7.6％时VHN值 为179.9 kg／mm2。
6．将载物台向左端推回至反光显微镜下测量压痕对角 线长度。先调节载物台上的纵横向微分筒和测微目镜 的鼓轮，使压痕的棱边和目镜中交叉线精确地重合(如 图6—4—a)，然后转动鼓轮，对准压痕的另一个棱边 (如图6—4—b)，记下鼓轮两次读数。压痕对角线的实 际长度即为两次读数之差(鼓轮实际转动的格数)和鼓 轮每小格格值(7l型硬度仪为0.25μm)。
显微镜安装在仪器主件之左半部由物镜、测微目镜、折射棱镜 和照明装置等部分组成。物镜放大倍数为40倍。测微目镜固定 在目镜管上，由放大倍数为15倍的补偿目镜和测微装置构成。 测微装置为装于目镜内的一块可动分划板及与它相连的鼓轮组 成。
分划板上刻有瞄准压痕棱边的交叉线(图6—4)。鼓轮一周等分 为100小格。转动鼓轮时，分划板可左右移动，以测量压痕对角 线长。载物台安装在升降轴上，升降时有粗调摇动手柄和微调 转动轮可资调节。
14
2020/3/21
15 2020/3/21
1．安平光片；
2．将载物台推至左湍、开灯准焦；
3．调节载物台纵、横向微分筒找准视域中矿物欲测部 位；
4．将载物台向右瑞推移、使欲测部位准确地移动至压 头下端；
5．按选定的负荷和加荷时间(十五秒钟为宜)加荷并保 荷一定时间(以三十秒钟为宜)后卸荷(选择上述五种负 荷的原则是尽量使压痕直径达到20μm为宜)；
10 2020/3/21
在实际操作时，应注意将光圈缩小一点，以降 低整个视域的亮度，使得亮线“清晰度” 提高。
同样，选用提升或降低镜筒可考虑以使亮线向 较低反射率的矿物方向(亮线“清晰度”较高)移 动为准则，确定这点之后再判断低反射率矿物 是抗磨硬度较软的矿物或较硬的矿物。
另外，当相邻两矿物硬度相差太大时，两矿物 交界线倾斜面太陡，使光线成近水平的方向反 射出去，产生很宽的暗带，此时不宜作“亮线 法”对比抗磨硬度。
2
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抗压硬度则主要反映矿物对塑性变形的阻力，一般反 映矿物的强度极限，弹性、破裂居从属地位。矿物的 解理面系质点作最紧密堆积的面，故解理面的抗压硬 度最大。但解理面上的刻划硬度和抗磨硬度却往往最 小，这主要是由于这两种硬度机械作用力除了挤压、 推移晶格以外，还具有剥离和撕裂的作用(解理面容易 剥离和撕裂)。因此，由于三种硬度的形成机理不尽相 同，三者数值不能完全对比。当然，三种硬度都能在 一定程度上反映矿物受机械力以后的机械特征(弹牲极 限、屈服极限、强度极限及破碎强度)，故又在一定程 度上三种硬度可作对比。
7．至此用前面公式求出欲矿物的硬度值。
16 2020/3/21
应该指出，维克硬度值测定是—件很精细的工作。测 量时必须注意：
1．选定测量硬度的矿物颗粒不应过小，至少超过压痕 直径数倍；
2．不能只测一、二个压痕，以15—30个为宜(计算硬 度值范围和算术平均值)，压痕之间的距离也至少要超 过压痕对角线长数倍：
故徐徐上升镜筒，将见到亮线向软矿物方向移 动。反之，当下降镜筒时图6-2右），目镜焦面 位于实象平面之下，光线a、b照亮视域中心的 右方(在OP处见到光线a、b增强视域中心右方 的亮度)，叠加在硬矿物的实象(在视域中心右方) 上。
因之缓慢下降镜筒时：可见到亮线向硬矿物方 向移动。
9 2020/3/21
d2
P 136
/ 2 sin
1.854 P d2
kg / mm2
2
式中P为负荷重(以kg为单位)；d为正方形压痕的对角线长度(以
mm为单位)。
12 2020/3/21
诺普压头是用金刚石制成的菱形锥体，锥体两 相邻面之间的夹角分别为130°和172.5°。
压 痕 为 长 的 菱 形 ( 图 6—3 上 部 ) 。 诺 普 硬 度 值 (KHN或Hk)计算公式为：
载物台还附有纵、横向微分筒用以调节载物台纵向和横向移动， 使样品从显微镜视场中心准确地移动金刚石压头下进行加荷。 加荷装置安放在仪器主体之右半部，有五种负荷(10g、25g、 50g、100g、200g)供使用时选择。金刚石压头固定在保护套内， 按动按钮油阻尼起动，通入压缩空气使金刚石压头均速缓慢下 降并压入矿物。具体测算步骤为：
Ⅰ．低硬度——能被铜针划动(在光片上出现划痕、沟 槽或粉末；
Ⅱ．中硬度——铜针划不动、钢针可划动； Ⅲ．高硬度——钢针也划不动。 用金属针刻划矿物一般在低倍或中倍物镜下进行。用
右手的食指、中指和大拇指握住针，小指支撑在物台 上，使金属针与光片约成30-40°以上的角度划出刻痕， 握针不必太紧。
11 2020/3/21
四、矿物抗压硬度的测试
利用硬质合金或金刚石制成的方形、菱形锥体、球体以及圆锥 体“压头”，外加一定负荷压入矿物光面，使其形成永久性的 压痕。
对一种矿物而言，一般是压痕的表面积与负荷的大小成正比关 系。对于不同矿物而言，硬度越高，抵抗压入的应力(阻力)越 大，产生的压痕越小。即矿物的抗压硬度与应力成正比，与压 痕面积成反比。
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8 2020/3/21
如图6—2所示，将显微镜中心部位准焦于硬矿 物(H)和软矿物(S)交界线的倾斜面上，此时目镜 焦平面(OP)正好与实象平面(R)重合(图6-2中)。
当提升镜筒(图6—2左)时，目镜焦平面高于实象 平面，光线a、b照亮了视域中心的左方(在OP 处见到光线a、b增强了视域中心左方亮度)，叠 加在软矿物的实象(在视域中心左方)上。
矿物抗压硬度的计量单位为kg／mm2。最常用的压头为维克 (Vicker)压头和诺普(Knoop)压头。维克压头为用金刚石制成的 正 方 形 锥 体 ， 各 锥 面 角 为 136°( 图 6—3 下 部 ) 。 维 克 硬 度 值 (VHN或Hv)以负荷除以压痕的表面积计算为：
VHN(Hv)=
此外，金属矿物的抗压硬度值还可作为矿物重要的成 因标型特征之一。
如区域变质型磁铁矿VHN值为440—570(平均542) kg ／mm2、接触交代型为480—635(平均600) kg／mm2、 岩浆型为550一750(平均641) kg／mm2，可以标示磁铁 矿的不同成因。
又如陆源浅海相胶体化学沉积矿床中黄铁矿的抗压硬
度为500一999 kg／mm2、变质矿床为1234.1 kg／mm2、
矽卡岩型矿床为1328—1802 kg／mm2、热液矿床为
1436 kg／mm2，可以帮助分析矿床成因。所以近年来
许多矿相学家把反射率和硬度作为金属矿物最主要的
两项鉴定特征。
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二、矿物刻划硬度的测试
肉眼鉴定矿物时利用与摩氏硬度计规定的十种标准矿 物刻划对比确定欲测矿物的硬度。在矿相显微镜下则 利用钢针(缝纫针)，铜针(纯铜电线丝磨尖制成)刻划矿 物确定硬度。其分级简易适用。具体分级如下：
在自然界，矿物晶体中一种键往往沿一定的方向发育，使晶体 具有明显的方向性。比如石墨，层内为同极键，键力很强；层 与层之间为温德华键，键力很弱。因此，矿物的硬度具有异向 性。
即使是等轴晶系的矿物晶体，由于方向不同，其质点的堆积紧 密程度、排列方式甚至键的类型都会有所差别，故硬度各不相 等。事实上，即使在同一个晶面上，方向不同，硬度也有差异。 据S.H.U.Bowle，和K.Taylor的试验，许多矿物由于方位不同引 起的硬度差异可达其平均数的5—35％。
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(二)矿物硬度的研究意义 硬度测定对于鉴定金属矿物具有重要意义。用极简单
的工具(钢针、铜针)在矿相显微镜下可迅速地获得矿 物刻划硬度的定性资料。不用任何专门工具即可利用 光片磨制过程中造成的软硬矿物之间的相对突起对比 毗邻矿物的抗磨硬度。 如在较高温度条件下形成的铁闪锌矿其中分布有黄铜 矿或磁黄铁矿固溶体分解物(黄色小点或细叶片)，抗 磨硬度低于闪锌矿的这种黄色分解物为黄铜矿，抗磨 硬度高于闪锌矿的则为磁黄铁矿。抗压硬度系用硬度 仪精确测定的定量数值，鉴定意义更大。 如很多特性都相近的锌锰矿(Hetaerolite)和黑锌锰矿 (Chalcophanite)不易鉴别，但前者抗压硬度VHN值为 583—985kg／mm2，后者该值仅为71—246 kg／mm2， 可明显地将两者区分开来；对于自然界产出极少的铂 族矿物微细颗粒，抗压硬度精确数值也具有重要的鉴 定意义。
3．严格防止受震，硬度仪不能安装在木桌上，而必须 安装在水泥台上(在水泥台与硬度仪座台之间应以海绵 或橡皮垫隔开)，还必须在压入金刚石压头之前将硬度 仪照明灯关掉(防止电流震动)；
KHN(H )=
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1/ 2ctg 1 (172.5)tg(130)d 2
d2Βιβλιοθήκη Baidu
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式中P为负荷重(以kg为单位)；d为长菱形压痕 的长对角线长度(以mm为单位)。
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现以国产71型硬度仪为例简要介绍维克硬度值的测量方法。
我国上海第二光学仪器厂产71型显微硬度仪由测微反光显微镜、 载物台和加荷装置等部件构成。
第六章 矿物的硬度
一、矿物硬度的概念及研究意义
(一)矿物硬度的概念及形成机理
矿物抵抗外来机械作用力的能力即为矿物的硬度。从 这种机械作用力的类型来划分，矿物抵抗刻划作用力 的为“刻划硬度”；抵抗研磨作用力的为“抗磨硬 度”；抵抗压入作用力的为“抗压硬度”。
矿物的硬度与其化学成分有关。化学元素在矿物晶体 中系原子或离子作有规律的排列。原子与原子或离子 与离子之间的结合力称为“键力”，它与矿物硬度的 大小直接相关。键力强则抵抗压入或撕裂的阻力大， 即硬度高。
划不能太用力，针应经常磨尖。刻划时从左向右划动 (镜下倒象显示为从右向左划动)。刻划硬度的光片必 须保持清洁，以免光片上的尘土、氧化膜、污垢被金 属针刻掉后误认为划动了矿物。
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三、矿物抗磨硬度的测试 矿石光片用帆布等加磨料抛光时，由于矿石中各种矿
物的抗磨硬度不同，如图6—1所示，软矿物(黄铜矿和 方铅矿)容易凹下而硬矿物(黄铁矿)则比较突出，在两 种矿物（左为黄铁矿和黄铜矿，右为黄铁矿和方铅矿） 交界处形成过渡的斜面。 图6-1中。黑箭头表示反射光线。在平面部分反射光线 都垂直向上，在斜面上的光线，则根据反射面上入射 角与反射角相等的原理，偏向硬度较低的方向反射。 因此，在矿相显微镜下观察，正对矿物交界线的位置 显得黑暗，而在交界线的外围由于光线重叠，显得较 为明亮，形成—条“亮线”。 当显微镜镜筒上升(或物台下降)使物镜焦点上升时(如 图6—1中由B升到A水平虚线处)，亮线向低硬度矿物 方向移动(图中为ab到a′b′)。反之，当镜筒下降(或物 台上升)使物镜焦点下降，亮线就向高硬度矿物方向移 动。
众所周知，键力大小取决于原子或离子的半径及化学
键的性质。一般地说，当键性和晶格类型相同时，原
于或离子半径小的矿物硬度高：离子电阶低者硬度低。
就各种化学键比较而言，共价键矿物硬度较高，离子
键矿物硬度中等；金属键矿物硬度较低、温德华键矿
物硬度最低。
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如 硫 铂 矿 (Cooperite) 、 砷 铂 矿 (Sperrylite) 和 琉 钌 矿 (Laurite) 的 VHN 值 依 次 为 的 505—588 、 783 － 1079 和 1393—2012 kg／mm2，可迅速鉴别三者。另外，矿物 的抗压硬度精确数值可以反映矿物中呈类质同象替换 之杂质 元素的 多少 。 如闪锌 矿含 FeS分子14.39％时 VHN值为192.1 kg／mm2，含FeS分子l 7.6％时VHN值 为179.9 kg／mm2。
6．将载物台向左端推回至反光显微镜下测量压痕对角 线长度。先调节载物台上的纵横向微分筒和测微目镜 的鼓轮，使压痕的棱边和目镜中交叉线精确地重合(如 图6—4—a)，然后转动鼓轮，对准压痕的另一个棱边 (如图6—4—b)，记下鼓轮两次读数。压痕对角线的实 际长度即为两次读数之差(鼓轮实际转动的格数)和鼓 轮每小格格值(7l型硬度仪为0.25μm)。
显微镜安装在仪器主件之左半部由物镜、测微目镜、折射棱镜 和照明装置等部分组成。物镜放大倍数为40倍。测微目镜固定 在目镜管上，由放大倍数为15倍的补偿目镜和测微装置构成。 测微装置为装于目镜内的一块可动分划板及与它相连的鼓轮组 成。
分划板上刻有瞄准压痕棱边的交叉线(图6—4)。鼓轮一周等分 为100小格。转动鼓轮时，分划板可左右移动，以测量压痕对角 线长。载物台安装在升降轴上，升降时有粗调摇动手柄和微调 转动轮可资调节。
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1．安平光片；
2．将载物台推至左湍、开灯准焦；
3．调节载物台纵、横向微分筒找准视域中矿物欲测部 位；
4．将载物台向右瑞推移、使欲测部位准确地移动至压 头下端；
5．按选定的负荷和加荷时间(十五秒钟为宜)加荷并保 荷一定时间(以三十秒钟为宜)后卸荷(选择上述五种负 荷的原则是尽量使压痕直径达到20μm为宜)；
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在实际操作时，应注意将光圈缩小一点，以降 低整个视域的亮度，使得亮线“清晰度” 提高。
同样，选用提升或降低镜筒可考虑以使亮线向 较低反射率的矿物方向(亮线“清晰度”较高)移 动为准则，确定这点之后再判断低反射率矿物 是抗磨硬度较软的矿物或较硬的矿物。
另外，当相邻两矿物硬度相差太大时，两矿物 交界线倾斜面太陡，使光线成近水平的方向反 射出去，产生很宽的暗带，此时不宜作“亮线 法”对比抗磨硬度。
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抗压硬度则主要反映矿物对塑性变形的阻力，一般反 映矿物的强度极限，弹性、破裂居从属地位。矿物的 解理面系质点作最紧密堆积的面，故解理面的抗压硬 度最大。但解理面上的刻划硬度和抗磨硬度却往往最 小，这主要是由于这两种硬度机械作用力除了挤压、 推移晶格以外，还具有剥离和撕裂的作用(解理面容易 剥离和撕裂)。因此，由于三种硬度的形成机理不尽相 同，三者数值不能完全对比。当然，三种硬度都能在 一定程度上反映矿物受机械力以后的机械特征(弹牲极 限、屈服极限、强度极限及破碎强度)，故又在一定程 度上三种硬度可作对比。
7．至此用前面公式求出欲矿物的硬度值。
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应该指出，维克硬度值测定是—件很精细的工作。测 量时必须注意：
1．选定测量硬度的矿物颗粒不应过小，至少超过压痕 直径数倍；
2．不能只测一、二个压痕，以15—30个为宜(计算硬 度值范围和算术平均值)，压痕之间的距离也至少要超 过压痕对角线长数倍：
故徐徐上升镜筒，将见到亮线向软矿物方向移 动。反之，当下降镜筒时图6-2右），目镜焦面 位于实象平面之下，光线a、b照亮视域中心的 右方(在OP处见到光线a、b增强视域中心右方 的亮度)，叠加在硬矿物的实象(在视域中心右方) 上。
因之缓慢下降镜筒时：可见到亮线向硬矿物方 向移动。
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式中P为负荷重(以kg为单位)；d为正方形压痕的对角线长度(以
mm为单位)。
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诺普压头是用金刚石制成的菱形锥体，锥体两 相邻面之间的夹角分别为130°和172.5°。
压 痕 为 长 的 菱 形 ( 图 6—3 上 部 ) 。 诺 普 硬 度 值 (KHN或Hk)计算公式为：
载物台还附有纵、横向微分筒用以调节载物台纵向和横向移动， 使样品从显微镜视场中心准确地移动金刚石压头下进行加荷。 加荷装置安放在仪器主体之右半部，有五种负荷(10g、25g、 50g、100g、200g)供使用时选择。金刚石压头固定在保护套内， 按动按钮油阻尼起动，通入压缩空气使金刚石压头均速缓慢下 降并压入矿物。具体测算步骤为：
Ⅰ．低硬度——能被铜针划动(在光片上出现划痕、沟 槽或粉末；
Ⅱ．中硬度——铜针划不动、钢针可划动； Ⅲ．高硬度——钢针也划不动。 用金属针刻划矿物一般在低倍或中倍物镜下进行。用
右手的食指、中指和大拇指握住针，小指支撑在物台 上，使金属针与光片约成30-40°以上的角度划出刻痕， 握针不必太紧。
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四、矿物抗压硬度的测试
利用硬质合金或金刚石制成的方形、菱形锥体、球体以及圆锥 体“压头”，外加一定负荷压入矿物光面，使其形成永久性的 压痕。
对一种矿物而言，一般是压痕的表面积与负荷的大小成正比关 系。对于不同矿物而言，硬度越高，抵抗压入的应力(阻力)越 大，产生的压痕越小。即矿物的抗压硬度与应力成正比，与压 痕面积成反比。
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如图6—2所示，将显微镜中心部位准焦于硬矿 物(H)和软矿物(S)交界线的倾斜面上，此时目镜 焦平面(OP)正好与实象平面(R)重合(图6-2中)。
当提升镜筒(图6—2左)时，目镜焦平面高于实象 平面，光线a、b照亮了视域中心的左方(在OP 处见到光线a、b增强了视域中心左方亮度)，叠 加在软矿物的实象(在视域中心左方)上。
矿物抗压硬度的计量单位为kg／mm2。最常用的压头为维克 (Vicker)压头和诺普(Knoop)压头。维克压头为用金刚石制成的 正 方 形 锥 体 ， 各 锥 面 角 为 136°( 图 6—3 下 部 ) 。 维 克 硬 度 值 (VHN或Hv)以负荷除以压痕的表面积计算为：
VHN(Hv)=