Твёрдость по Моосу: что показывает шкала и почему она не переводится в класс PEI

Кратко. Шкала Мооса — порядковый ряд из десяти эталонных минералов от талька до алмаза. Она отвечает на один вопрос: какой материал царапает какой. ГОСТ 27180-2019 отдельного метода для этого испытания не содержит; действует ASTM C1895-26, а европейский EN 101:1991 отменён. Порогового значения в ISO 13006 у показателя нет — это справочный ориентир, а не проходной балл.

Что измеряет шкала Мооса

Шкала отвечает ровно на один вопрос: какой материал оставляет царапину на каком. Если минерал А царапает минерал Б, а обратное невозможно, значит, А твёрже. На этом простом правиле и построен ряд из десяти эталонных минералов.

Важно сразу подчеркнуть: шкала не измеряет ни прочность, ни износостойкость, ни сопротивление удару. Плитка может иметь высокую твёрдость поверхности и при этом расколоться от точечной нагрузки: это разные свойства, определяемые разными методами. Разбор прочности — в статье о прочности плитки.

Балл по Моосу	Эталонный минерал	Где встречается в быту
1	тальк	тальковая присыпка
2	гипс	гипсовая штукатурка, ноготь царапает
3	кальцит	мрамор, известняк, известковый налёт
4	флюорит	—
5	апатит	нижняя граница твёрдости бытового стекла
6	ортоклаз (полевой шпат)	верхняя граница твёрдости того же стекла; керамическая глазурь
7	кварц	речной и карьерный песок, пыль с улицы
8	топаз	—
9	корунд	наждачная бумага, абразивные пады
10	алмаз	алмазный диск, коронка, стеклорез

Источник: ASTM C1895-26 — метод применения шкалы к плитке (см. «Источники и стандарты»). Сам ряд эталонных минералов — определение шкалы, предложенной Фридрихом Моосом, а не отдельный нормативный документ. Значения, относящиеся к керамической плитке, приведены ниже по тексту со ссылкой на статьи корпуса, где они установлены.

Почему это порядковая шкала, а не измерение

Ключевое свойство, которое чаще всего упускают: шаги шкалы неравны. Разница в твёрдости между баллами 9 и 10 несопоставимо больше, чем между 1 и 2, хотя на шкале это один и тот же шаг.

Отсюда следует, что арифметика по этой шкале бессмысленна. Нельзя сказать, что материал с баллом 8 «вдвое твёрже» материала с баллом 4, и нельзя усреднять баллы. Шкала лишь упорядочивает материалы: она говорит, кто кого царапает, но не насколько.

Шкала Мооса упорядочивает минералы, но не измеряет их. Номер — это только место в очереди «кто кого царапает»: шаги между баллами не равны, и балл 8 не «вдвое твёрже» балла 4. Обычная керамическая глазурь стоит у ортоклаза (балл 6), уличный кварцевый песок — у кварца (балл 7) и практически всегда её твёрже.

Это же объясняет, почему по Моосу невозможно предсказать скорость износа. Износ — накопительный процесс, зависящий от количества абразива, нагрузки и времени; твёрдость же отвечает на вопрос о единичном событии. Разные явления требуют разных методов, и разбор трёх шкал износа собран в статье об истираемости плитки.

Как шкалу применяют к плитке

Суть испытания проста: по поверхности проводят эталонными минералами возрастающей твёрдости и фиксируют, начиная с какого появляется видимая царапина. Результат — балл по шкале Мооса.

Отдельного российского метода именно для царапания по Моосу нет. ГОСТ 27180-2019 — это набор методов испытаний плитки, и данного испытания он не содержит; классификацию изделий задают ГОСТ 13996-2019 и международный ISO 13006:2018.

На практике действующий метод для керамической и стеклянной плитки — ASTM C1895-26 «Standard Test Method for Determination of Mohs Scratch Hardness». Европейский EN 101:1991 (немецкая версия DIN EN 101:1992-01) отменён, и встретить его можно только в старых технических паспортах; прежний результат от этого не становится ложным, но метод и его редакцию при сравнении нужно называть.

И вот здесь главная особенность показателя: в классификации ISO 13006 у твёрдости по Моосу нет порогового значения по группам. У водопоглощения оно есть, у предела прочности при изгибе есть, а у твёрдости — нет. Изготовитель может указать балл в техническом паспорте, и это будет полезная справочная информация, но не проходной критерий, по которому изделие допускают или не допускают к применению. Устройство самого стандарта — в статье об ISO 13006.

Что балл говорит о плитке на практике

Обычная обожжённая керамическая глазурь по твёрдости находится в области полевого шпата, а кварцевый песок — самый массовый бытовой абразив — твёрже её. Поэтому уличный песок царапает глазурь обычной керамической плитки независимо от её цены и класса, и от этого не защищает никакой выбор «более твёрдой» плитки: главная защита — задержать песок ещё на входе, грязезащитной зоной. Подробный разбор механизма и практической защиты — в статье о царапинах.

Заметность уже появившейся царапины зависит не от твёрдости, а от оптики поверхности: у полированной и матовой плитки одной серии твёрдость одинакова, но на зеркальном блеске царапина видна отчётливо, а на структурированной поверхности теряется в фактуре. Разбор — в статьях о типах поверхностей и о лаппато.

Почему твёрдость по Моосу не переводится в класс PEI

Короткий ответ: это разные явления, измеренные разными методами, и установленного пересчёта между ними не существует. Утверждение вида «PEI 4 соответствует твёрдости 7 по Моосу» бессмысленно.

Причина в природе явлений. Класс PEI (класс износостойкости глазури; назван по Porcelain Enamel Institute — Институту фарфоровых эмалей, США, предложившему метод) получают истиранием глазури потоком абразивной смеси по методу ISO 10545-7 — это моделирование хождения, то есть накопительного износа. Твёрдость по Моосу получают царапанием эталонным минералом — это единичное событие. Третья величина, глубокое истирание по ISO 10545-6, измеряет потерю объёма у неглазурованной плитки и относится к ещё одному объекту.

Полное сопоставление трёх шкал с объяснением, почему ни одна пара не пересчитывается, разобрано в статье об истираемости плитки; классы PEI и их привязка к нагрузке — в статье о классах PEI.

Практический вывод для покупателя: если нужен ответ про хождение и потускнение проходных дорожек — смотреть класс износостойкости глазури. Если про след от передвинутого предмета — смотреть твёрдость, помня, что нормативного порога у неё нет. Смешивать эти вопросы нельзя.

Откуда шкала взялась и почему до сих пор в ходу

Шкалу предложил немецкий минералог Фридрих Моос в начале XIX века как полевой инструмент: геологу в экспедиции нужно было определять минерал без лаборатории, и набор эталонов решал эту задачу.

Современные методы измеряют твёрдость иначе — вдавливанием твёрдого наконечника (индентора) с расчётом по площади отпечатка, и такие шкалы дают действительно измеряемую величину. Тем не менее шкала Мооса не вышла из употребления, и для керамической плитки это оправданно по двум причинам.

Первая: она описывает ровно то явление, которое интересует пользователя. Вопрос «оставит ли песок след» — это вопрос о взаимном царапании двух материалов, и шкала отвечает на него напрямую, без пересчётов.

Вторая: она интуитивна. Сказать «глазурь мягче кварца» понятнее, чем назвать число по одной из инструментальных шкал твёрдости, а практический вывод из этого следует один и тот же.

Ограничение при этом никуда не девается: шкала остаётся порядковой. Она хороша как объяснение механизма и плоха как критерий отбора — именно поэтому в классификации плитки её и нет среди нормируемых показателей.

Та же шкала объясняет ещё одну практическую вещь: инструмент для работы с плиткой опирается на неё же. Алмаз стоит на её вершине, и именно поэтому режущий и сверлящий инструмент по керамограниту делают алмазным — никакой другой материал не превосходит спечённую керамику настолько надёжно. Абразивные пады для чистки подбирают по тому же принципу: корунд твёрже глазури, и жёсткий пад оставит на ней ровно тот след, который и предсказывает шкала.

Наконец, шкала объясняет, почему у соседних материалов в одном помещении судьба разная. Мрамор и известняк стоят на отметке кальцита, то есть заметно мягче керамической глазури: подоконник или столешница из карбонатного камня получит след там, где плитка рядом останется целой. Это ещё одна причина не судить по одному материалу о другом в пределах одной комнаты.

Частые ошибки

Миф: чем выше балл по Моосу, тем дольше плитка сохранит вид. На самом деле: твёрдость отвечает за единичную царапину, а вид теряется от накопительного истирания. Это разные явления с разными методами, и высокий балл не обещает медленного износа глазури.
Миф: существует керамическая плитка, которую не царапает песок. На самом деле: кварц твёрже обычной керамической глазури, поэтому уличный песок способен оставить след на любой такой поверхности. Различается только заметность следа, и решается вопрос грязезащитой на входе, а не выбором «более твёрдой» плитки.
Миф: шкала Мооса — это измерение, и по ней можно считать. На самом деле: это порядковая шкала с неравными шагами. Разница между баллами 9 и 10 несопоставимо больше, чем между 1 и 2, поэтому баллы нельзя ни складывать, ни усреднять, ни трактовать как «во столько-то раз твёрже».
Миф: если в паспорте указан балл по Моосу, значит, плитка прошла по нормативу. На самом деле: в классификации ISO 13006 у этого показателя нет порогового значения по группам. Указанный балл — справочная информация изготовителя, а не подтверждение соответствия какому-либо требованию.

Связанные термины

Твёрдость по Моосу — порядковая минералогическая шкала сопротивления царапанию от 1 (тальк) до 10 (алмаз); для плитки её определяет действующий метод ASTM C1895-26, а отменённый EN 101:1991 встречается в старых паспортах. Шаги шкалы неравны между собой, поэтому баллы лишь упорядочивают материалы, но не позволяют сказать, во сколько именно раз один материал твёрже другого.
Царапина — видимый след, оставленный на поверхности телом большей твёрдости при единичном контакте с ней. Отличается от истирания тем, что возникает сразу, а не накапливается: поэтому предсказывает её появление именно твёрдость поверхности, а не класс износостойкости глазури, который измеряют непрерывным потоком абразивной смеси.
Истираемость глазури — свойство глазурованной поверхности терять вид под действием абразива при хождении, измеряемое числом оборотов абразивной смеси до появления первого видимого следа на поверхности. Описывает накопительный процесс постепенной утраты внешнего вида и потому никак не пересчитывается в твёрдость, отвечающую за единичное событие контакта.
Глубокое истирание — метод для неглазурованной плитки, при котором измеряют объём материала, удалённый абразивом, в кубических миллиметрах. Третья самостоятельная шкала износа: у неё свой объект испытания, свой метод и свои единицы измерения, несопоставимые напрямую ни с баллом Мооса, ни с классом истираемости глазури.
Глазурь — тонкий стекловидный слой, закреплённый обжигом на лицевой поверхности керамической плитки. Именно её твёрдость и оценивают по шкале Мооса у глазурованных изделий: обычная обожжённая керамическая глазурь находится примерно в области полевого шпата и заметно уступает по твёрдости обычному уличному кварцевому песку.

FAQ

Что такое твёрдость по Моосу?

Порядковая минералогическая шкала из десяти эталонных минералов, от талька до алмаза, построенная на одном правиле: более твёрдый материал царапает менее твёрдый. Для плитки метод определения задаёт действующий ASTM C1895-26; европейский EN 101:1991 отменён и остаётся историческим.

Можно ли по баллу Мооса понять, как долго прослужит плитка?

Нет. Твёрдость отвечает за единичную царапину, а потеря вида происходит от накопительного истирания при хождении — это разные явления и разные методы. За второе отвечает класс износостойкости глазури, а не балл по шкале Мооса.

Почему нельзя пересчитать твёрдость по Моосу в класс PEI?

Потому что величины получены разными методами на разных явлениях: класс PEI — истиранием глазури потоком абразивной смеси, твёрдость — царапанием эталонным минералом. Установленного пересчёта между ними не существует, и утверждения вида «PEI 4 соответствует 7 баллам по Моосу» бессмысленны.

Есть ли норматив по твёрдости для напольной плитки?

В классификации ISO 13006 у этого показателя нет порогового значения по группам, в отличие от водопоглощения и предела прочности при изгибе. Изготовитель может указать балл в техническом паспорте как справочную информацию, но это не критерий допуска.

Почему песок царапает даже дорогую плитку?

Потому что кварц, из которого состоит обычный уличный песок, по шкале Мооса твёрже обычной керамической глазури. Обычная керамическая глазурь практически никогда не бывает твёрже кварца, поэтому вопрос решается грязезащитной зоной у входа, а не выбором более дорогой плитки.

Влияет ли вид поверхности на твёрдость?

Нет, у полированной и матовой плитки одной серии твёрдость одинакова. Различается заметность следа: на зеркальном блеске царапина видна отчётливо, на структурированной поверхности теряется в фактуре. Это вопрос оптики, а не твёрдости материала.

Источники и стандарты

ГОСТ 27180-2019 — «Плитки керамические. Методы испытаний». Российский набор методов, которыми подтверждают характеристики изделия; определяет, какие показатели плитки вообще измеряются в отечественной практике.
ГОСТ 13996-2019 — «Плитки керамические. Общие технические условия». Нормируемые значения по группам: показывает, для каких показателей пороги установлены, а твёрдость поверхности в их число не входит.
ASTM C1895-26 — Standard Test Method for Determination of Mohs Scratch Hardness. Действующий метод определения твёрдости по Моосу для керамической и стеклянной плитки и других твёрдых поверхностей; источник самого способа испытания, описанного в статье. Документ
EN 101:1991 / DIN EN 101:1992-01 — Ceramic tiles - Determination of scratch hardness of surface according to Mohs. Отменённый документ; приводится для чтения исторических технических паспортов. Документ
ISO 13006:2018 — Ceramic tiles - Definitions, classification, characteristics and marking. Международная классификация, в которой у твёрдости по Моосу отсутствует пороговое значение по группам — основание ключевого вывода статьи. ISO
ISO 10545-7:1996 — Ceramic tiles - Part 7: Determination of resistance to surface abrasion for glazed tiles. Метод получения класса износостойкости глазури: величина, с которой твёрдость по Моосу чаще всего и путают. ISO
ISO 10545-6:2010 — Ceramic tiles - Part 6: Determination of resistance to deep abrasion for unglazed tiles. Третий метод со своим объектом и своими единицами, подтверждающий, что шкал износа несколько и они несопоставимы. ISO

Что почитать дальше

Истираемость плитки: три шкалы — полное сопоставление PEI, глубокого истирания и твёрдости по Моосу.
Царапины на керамограните — практическая сторона: откуда берутся царапины и как их предотвратить.
Классы PEI — износостойкость глазури и её привязка к нагрузке помещения.
Типы поверхностей — почему заметность царапины зависит от финиша, а не от твёрдости.
Лаппато — полуполированная поверхность и её поведение при появлении царапин.
ISO 13006 — устройство классификации и перечень показателей с пороговыми значениями.