宝石学教程总复习知识点.docx

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宝石学教程总复习知识点

宝石学教程总复习知识点

【篇一：

宝石学教程总复习知识点】

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【篇二：

宝石学教程总复习知识点】

宝石加工就是将宝石原料琢磨成精美的具有美原价值和商品价值的工艺品。

原料观察和款式设计切割预型琢磨抛光（上蜡）（打孔）质检。

“三分原料、七分工”宝石产品的价值原料（价值）车工工艺不同宝石种类的加工工艺技术有所不同）造型不同、对工艺技术的要求也不同1）掌握各类宝石的性质和加工性能。

2）熟练掌握各种加工设备的结构、操作规程和技术方法。

确无误地理解宝石设计方案，并准确地通过工艺操作来实现设计意图。

5）能对产品的质量和价格作出较准确合理的估价。

（1）根据腰围的形状人为园、椭圆

（2）根据凸面的形状扁豆凸面上下都偏低双凸面：

上＞下空心凸面：

用于色深，透明度低凹面型：

（1）钻石式：

冠部三层，亭部两层，要注意火彩和亮度。

根据腰边又可分为：

圆钻、椭圆、杆栏、

（2）玫瑰式：

只有冠部，火彩和亮度都不好，用于薄片晶体。

（3）阶梯式：

有正方形、长方形，只是充分展示宝石的色美。

混合式：

（1）自由型：

根据自己爱好或宝石原石的形状，将宝石琢磨成各种不常规的形状。

（2）随意型是最单的宝石造型，基本上是原石的形状，反把原石棱角磨圆滑，并抛光。

1）颜色艳丽、纯正、令人喜爱。

2）透明度好，或透明度低，但有某种特殊的光学效应。

3）有一定的硬度，一般不低于5，个别有奇异现象的宝石（欧泊、珍珠等）可以有较低的硬度。

4）光泽应为金刚光泽——玻璃光泽。

有一定的热稳定性和化学稳定性。

6）质地纯洁，无瑕疵或有微量瑕疵。

定粒度和重量。

8）具有良好的琢磨性和可抛光性。

9）产地相对固定，产量供应较稳定，有一定生产服务年限。

宝石原料、档次及特点重量下限产出量要求量琢磨难易程度钻石为无色，其它宝石颜色均正、浓艳大于7.50.3～0.6ct极少钻石、红宝石、兰宝、翡翠、祖3～5ct较多较易中等海兰宝石、黄玉、杆栏石、一般容易玛瑙、水晶、绿松石、月光石宝石质量分级，对宝石的造型设计、加工方法和加工精度的确定十分重要，合理的质量分级不仅可使物尽其用，而且可减少盲目加工而造成的浪费和损最大限度地表现宝石的价值（美学价值商品价值）。

（1）单粒宝石成品尽可能大，价格与重量的平方成正比。

（2）一块宝石原石经琢磨所获得的宝石成晶的总重量尽可能地大。

使宝石颜色特性达到最佳状态，即色彩浓艳、鲜亮、明快、色调均匀。

色度与宝石的厚度和粒度有关，厚度越大，色度越大，同样粒度越大，色度也越大，反之则色度变浅。

寻找最佳颜色的方位。

以美为准。

如西瓜碧玺：

保留色带。

红、兰色带：

尽量避免或安排在腰线上。

红：

可安排在亭尖上，多次内反射后，台面观察出现均匀柔和的色彩。

杂：

不可安排在亭尖上，尽量安排在腰。

（1）透明度透明宝石，选用刻面型。

不透明宝石，选用弧面型。

（2）亮度、火全反射原理，注意冠部角和亭部角。

（3）重量与琢型增加腰部直径；增加腰部厚度；增加亭角。

（4）特殊光学效应和琢型猫眼星光（5）琢型的造型艺术美：

强调形美与质美的统一、和谐，以质美为前提。

尽量避免，可排在腰部。

钻石：

设计成圆钻型。

硬度不同所用辅料不同。

（1）脆性：

易磨，但易碎

（2）韧性：

难磨要尽量避开。

可利用其来开料。

会出现双影，看起来模糊，可采用光轴。

如热敏性高的杆栏石。

搞清原石的性质和特点，找出宝石原石有哪些外在和潜在的美的品质，以便在设计中能充分发挥这些品质。

原石定名

（2）原石形状原石形态有时是造型设计的基础，特别是高档宝石。

审查时，除观察原石自然形状外，更重要的是要估计一下可用部分的形状。

重量这主要为设计和加工中计算成品率提供一下基本参数。

（4）原石颜色包括原石的色彩、色度、色调、多色性、色形等都应该有比较准确的认识，这样在设计中才能做到“心中有数”。

（5）原石的光学性质主要了解原石的透明度、折光率、色散、有无特殊光学效应。

（6）原石的瑕疵包括瑕疵的类型、大小、形状、分布、位置和方向。

其中对破裂面应注意区分是解理面、裂理还是裂纹，并注意它们的方向变化和延深情况。

（1）浸润观察法（对无色或浅色的透明宝石）该法比较简单易行，它不仅能够使原石表皮的微细构造显现出来，而且可以使原石内部的结构构造也变得易于观察。

操作方法：

把某种液体（通常用水）喷撒在原石表面，使之润湿，然后就可以观察了。

将原石浸在盛有液体的玻璃杯中进行观察，用于浸润原石的液体最好是折光率与原石相近，这样可以消除原石表面的“皮”或杂质所产生的视觉干扰，也可以消除由于原石包裹体与观察者之间的某种光学放大（或缩小）以及映射所造成的视觉差误。

（2）强光照射观察法（对半透明—微透明宝石）光可以增强透过原石的光线强度，使其内部结构构造和瑕疵变得清楚可辨。

把浸润法与强光照法结合起来使用，则效果会更好。

（3）“开窗子”除去一部分无有的外（4）切磨制备簿片要有代表性，还要注意切片方向。

（5）试验法从不同定位方向琢磨成不同的琢型或同一种琢型。

最后选定一个方向，此法虽可靠，但浪费较大，对高档宝石要慎用。

方案的设计应按前面所讲的设计原则和设计要求进行。

通常情况下，若几种方案都有相同或相近的美学价值时，选用能产生最大商品价值的方案，通过制作模拟块，进行试琢磨，从中评判各方案的优劣。

综上所述，宝石设计这项创造性劳动，要求设计人员既有扎实系统的宝石学和宝石加工知识，又要有丰富的宝石鉴定和宝石加工的实践经验。

同时，还要求设计者对宝石审核的供需状况、价格和流行琢型款式有较准确地了解。

切割设备主要用于宝石原石的分割工序，可分为下料机和修整机。

目前常用的下料机有两种：

（1）开石机：

主要用于分割大块的原石，其结构比较简单（见图3－2），主要部件有：

钢质、主动轴和轴承、冷却装置、支撑和进料装置、防溅罩。

其动力源是电动机，一般用于三角皮带和主动轴一端连接，主动轴另一端用于装片，锯片由尘兰盘固定。

（2）切块机：

用于中等大小的原石切割成片、条、粒等小块毛料，结构与开石机类似。

轴要平稳、噪音要求。

轮磨机有砂轮机、双砂轮机和多砂轮机。

最常见的是双砂轮机，共主动轴一端装粗砂轮，中间安装皮带轮与电动机相连。

这是因为：

可以使轮磨机转动时达到平衡，减少振动；2）磨削工序之需要，一般磨削都有粗磨和细磨之分。

轮磨机的主动轴和轴承要求有较高的抗形变强度，稳定性好，这是为了确保砂轮转动时能平衡，减少振动。

砂轮的轴与砂轮也应配套，通常直径小于300mm的砂轮的轴，直径不应小于30mm。

主轴过小，不仅使砂轮振动增大，而且使砂轮磨损加快，磨削效果也不佳，安全系数也减小，因而可使轴粗些，也不要用装砂轮用的法兰盘大小也有一定要求，原则上也是砂轮直径越大，法兰盘直径也越大，通常法兰盘直径应不小于砂轮直径的1/3。

和水槽。

防溅罩一般比较坚固，围住砂轮的后部和上部（除工作面外）。

一是防冷却液飞溅；二是防止砂轮万一破裂飞出伤人。

水槽在砂轮下部，用于盛从砂轮上飞溅出的冷却液，其底有排水孔，可随时排除冷却液及磨屑。

轮磨机的冷却给水装置多安装在防溅罩顶部，直接穿过防溅罩向砂轮喷淋冷却液，冷却液用量可用水龙头控制，也有的轮磨机采用吸水性好的毛巾一端搭在砂轮上，一端固定于防溅罩上，同样可以起冷却作用。

盘磨机多用于磨削平面，如刻面型宝石和宝石的各种平面，也可以出弧面造型，如珠型宝石和凸面宝石。

盘磨机结构也很简单，它与轮磨机的部件相似，不同的是轮磨机主动轴是水平安装的，磨削面是竖直的，而盘机主动轴则是垂直方向的，磨削面是水平方向的。

其主要部件有主动轴、轴承、防溅盆。

磨机的磨具是砂带，主要用于磨削宝石的各种弧面，因其磨削时，展削面大，故展削效率较高，目前已用得越来越多。

带磨机主要部件有2个轴筒（多用橡皮制成）：

1）主动轴筒，与电动机连接；2）被动轴筒。

环状砂带套在两个轴筒上，主动轴筒转动时，靠砂带带动被动轴筒一起转动，其他部件还有轴承、防溅罩、水槽等（图3－8）。

为了更换砂带方便，被动轴筒有时在支架上有上下移动装置，这样既可以松动砂带，也可以张紧砂带。

滚磨机主要作用是磨削除去宝石毛坯的棱角，使之变圆滑。

其主要部件有滚筒、主动轴和轴承、被动轴等。

滚桶放在主动轴和被动轴上，它靠主动轴的驱动来转动。

而主动轴一端用直径较大的皮带轮1与电动机连接，另一端的皮带轮2与被动轮一端的皮带轮3通过皮带相连。

被动轴直径与主动轴直径相同，其转速和线速度也与主动轴相同，它和主动轴一起驱动滚桶转动。

滚桶两端中央有两个支掌轴支撑，以便使其转动平衡，桶内空间为正八面体形，内衫有橡胶板，通常厚约5－6mm，其作用是为了减少桶壁磨损和噪音。

大多数加工厂家不设置专门的抛光设备，而是用磨削设备更换磨具磨料来替代。

因为抛光工序和细磨工序操作规程和方法基本相同。

钻孔设备主要用于珠型和异型的打孔，或珍珠的打孔。

目前，常用的钻孔设备有2种：

机械钻孔和超声波钻孔机。

机械钻孔机的结构，电动机通过皮带轮和皮带驱动钻动轴转动，从而带动钻杆转动，当磨料随钻杆转动时就可以磨削宝石，形成孔眼。

钻杆的钻进可以用钻头升降操作控制，打穿后，可以退出。

是近些年才发展起来的新型钻孔设备，它将超声波的电振荡通过放大和转换为同一频率的机械振动来实施穿孔，其结构（如图3－12图）。

它主要由超声波发生器、振动系统和其他辅助系统构成。

其中振动系统由电致伸缩换能器，磁致伸缩换能器、耦合放大杆、变幅杆和工具头几部分组成。

换能器的主要作用是超声波的声振荡转换成轴向的机械振动，耦合放大杆则是将换能器产生的机械振动传递给变幅杆和工具头，并放大这种振动。

变幅杆的作用是扩大振幅。

辅助系统包括机身、磨料及冷却液供给系统。

近几年来相继出现了采用新技术装备起来的新型设备，如自动研磨机、激光切割机和打孔设备、超声波切割设备等。

这些设备多采用电子技术、激光技术和计算机技术等。

另外，为了提高加工工效，带多头工具的设备也开始被广泛作用，如多刀切割机、多头研磨床和多头钻孔机等。

这类设备可以使宝石加工的工效成倍提高，且设备本身的结构也不复杂，因而深受广大厂家欢迎。

磨料是用于形式琢磨和抛光宝石的材料，它主要是具有一定硬度和韧性的粒状或微粉状的矿物或矿物集合体。

磨料作为磨削和抛光材料，一般具下列基本性能：

（1）硬度比被加工材料高；

（2）有适当的抗破碎强度和自锐性；（3）在高温下能保持固有的硬度和强度；（4）粒度和形状均匀；（5）与被加工材料不产生化学反应。

刚玉、石榴石、石英砂等白刚玉、棕刚玉、单晶刚玉、微晶刚玉、铬则玉、锆刚玉、烧结刚玉黑碳化硅、绿碳化硅、碳化硅、立方碳化硅天然金刚石、人造金刚石金刚石是目前已知最硬的材料，其显微硬度是10000kg/mm2，摩氏硬度为10，金刚石有一定的韧性，同时又有较大的脆性，因而既有较好的耐磨性，又有较高的自锐性。

金刚石有一定的韧性，还有较高的耐热性。

在无氧条件下，加热到100，不起变化，只有在氧化条件下，在约900时烧成二氧化碳，金刚石的化学性质也很稳定，一般情况下，它不受酸碱的腐蚀作用。

另外，金刚石具有很小的热膨胀系数，导热性能好。

人造金刚石具有天然金刚石的主要性能，因而在宝石加工业中，已得到广泛的运用。

不过，金刚石最大的缺憾是价格太高，加工使用中，成本较高。

为此，在许多中，低档宝石加工中，不采用金刚石作磨料，而用碳化硅或其他磨料。

碳化硅的硬度比金刚石低，显微硬度为3000～3400kg/mm2，是一种性脆、棱角锋利的磨料，但韧性较低。

其切削能力相当于金刚石的0.28倍，一般多用于宝石及其原石的切割和磨削。

碳化硅的价格较低，是宝石加工中应用最多的一种磨料。

尤其是在中、低档宝石中用得多。

碳化硼的硬度依次于金刚石，显微硬度为4000～5000kg/mm2，由于具有高硬度及较好的耐磨性，故多代替金刚石作为研磨和抛光中，高档宝石的磨料。

刚玉类磨料在宝石加工中运用不如前三种磨料广，这主要是因为刚玉的韧性较好，耐磨性能好，相应的自锐性就较低，这比较适合于磨削那些高硬强韧性的钢料和合金材料，在宝石中，可用于磨削韧性较大的翡翠、虎睛石，而对其他宝石，其磨削能力不如金刚石和碳化硅。

表3－1三种主要磨料性能对比（以金刚石为基准）主要化学成分显微硬度导热系数磨削能力金刚石al2o30.20～0.240.0120.10～0.13碳化硅sic0.28～0.340.0270.25～0.28抛光剂是一种特殊的磨光材料，它与上述的磨削材料有一定的区别（主要是在加工宝石的机理方面）。

通常对抛光剂的要求有以下几点：

外观均匀不含杂质；粒度基本均匀一致；有适当的硬度和比重；有一定的表面活性；有良好的分散性和吸收

（1）硅藻土。

化学成分是sio2，矿物成分以蛋白石为主，其粉状物呈白色或微黄白色，硬度在5.5～5.6之间，多用于玛瑙、翡翠等韧性较大的宝石或部分高硬度的宝石（如蓝宝石、海蓝宝石）的抛光。

（2）氧化铬。

俗称绿粉，是常用的抛光剂，化学成分是cr2o3，硬度5～7，粉状物常颗粒不均匀，多用于硬和中软（硬度6～3）的宝石抛光，对翡翠、孔雀石、松石、水晶等的抛光效果颇佳。

但有易污染的缺点，不适用于有微裂隙、孔隙的浅色宝石的抛光。

（3）氧化铝。

包括铝矾土、铝氧粉、蓝宝粉、红宝粉和人造红宝粉等几个品种，主要化学成分都是al2o3。

不同的是，制造的原料、制备方法和纯度不同而已，其中的铝氧粉是不纯的氧化铝粉，人造红宝石分选而精制成的人造刚玉粉，铝矾土和铝氧粉由于价廉，在珠型和异型宝石的抛光中大量使用，但抛光效果不及红宝粉，红宝粉和人造红宝粉多用于各种刻面型或凸面型宝石的抛光，效果极佳。

（4）氧化铈。

是粉红略带微黄，对于脆性的中硬宝石抛光效果极好（如水晶类、橄榄石、锆石、海兰宝石、碧玺等），一般将氧化铈配制成研磨膏，进行抛光作用。

（5）三氧化二铁。

俗称红粉或铁丹，呈深红色，多用于中硬以下的宝石抛光，抛光效果不及氧化，且由于易污染、难清除，而不常用。

（6）二氧化锡，俗称锡粉。

主要含氧化锡，次含碳酸钙和碳酸镁及少量草酸，也可用于各种硬宝石的抛光，但效果不及氧化。

（7）二氧化锆（zro2）。

呈浓艳红棕色，其抛光适用范围也是中硬以下的宝石，但抛光效果比红粉好。

磨具是宝石加工最重要的切割、磨削和抛光工具，根据其在加工中作用不同，可分为三大类：

切割磨具、磨削磨具和抛光磨具。

若根据磨具与磨料的附着关系，又有游离磨料磨具和固着磨料磨具之分。

固着磨料磨具是指磨料被某种结合成一定形状的工具或附着于某种基体（或刀基）上而成的磨具。

常见的有：

金刚石粉锯片、砂轮（碳化硅砂轮和金刚石砂轮）、砂带（碳化硅）、砂盘（金刚石）等。

决定它们基本性能的参数有：

磨料种类；磨料的粒度；结合剂的种类；磨具的硬度；组织、气孔率；磨具形状和尺寸。

金刚石锯片在非金属材料（石料、玻璃、陶瓷、光学晶体、宝石）的切割中，应用很普遍，宝石切割中所用的金刚石锯片直径一般在50～450mm之间，厚度（锯片边缘有效金刚石粉层和刀基厚度之和）为0.15～4mm。

金刚石锯片的构成要素：

刀基、金刚石粉和粘结剂。

刀基：

是承载金刚石粉，并支撑磨料进行磨削的金属薄片，其特征有：

a.在正常工作压力下，不易发生变形或破损。

b.与金刚石粉的粘结剂有较强的粘结力，使金刚石在正常工作压力作用下有一定保持率；c.有一定的硬度和耐磨度；d.在保证上面3个性质的前提下，可制成很薄的圆薄片。

不同用途的锯片，其刀基材料也不尽相同，切割大块料大金刚石锯片刀基多采用锰钢或锰硅钢簿片；切割中等料的中型锯片刀基等用软钢片或冲压铁皮和冷轧铁皮；切小石的锯片也可用簿轧铁皮或青铜片。

金刚石粉。

切割宝石用的金刚石粉粒度从46～w40都可用，大锯片常用46～80，中型锯片用100～180，小锯片240～w40。

粘结剂。

金刚石锯片的粘结剂是把金刚石粉粘结于刀基于的材料，通常用金属粉和电镀金属为粘结剂，这是因为金属粘结剂有结合力强、耐磨性好、使用寿命长、可承受较大负荷等特点，故用于切割脆性非金属材料的锯片粘结剂非常合适。

宝石加工中常用碳化硅砂轮和金刚石砂轮，其基本特征如下：

1）磨料种类。

碳化硅和金刚石。

2）磨料粒度。

一般在46～240之间。

3）粘结剂。

常用的有三种；树脂、陶瓷和金属。

a.树脂（s）：

强度高，略有弹性，耐冲击。

砂轮自锐性好，但耐热性差，不耐酸碱。

可用于磨削中硬以下的韧性较好的宝石。

陶瓷a：

具有良好的耐热性和化学稳定性，强度较高，磨削效率高，磨损小，价格低，适用于磨削较高硬度的脆性宝石。

c.青铜q和电镀金属d：

强度高，把持磨料的能力强、耐磨性好、韧性好，但自锐性较差，可用于磨削各种宝石。

4）砂轮硬度：

是指砂轮粘剂固结磨料的强度，也就是在外力作用于砂轮表面时，粘结剂抵抗外力使磨料从磨具表面脱落的难易程度。

磨料容易脱落的，磨具硬度就低，反之硬度就高。

一般说来，各种粘结的磨具硬度有下面变化：

树脂粘结剂磨具硬度＜陶瓷磨具＜青铜磨具＜电镀金属磨具。

5）砂轮组织：

指砂轮中磨料、粘结剂和气孔三者之间的体积比例关系，即砂轮结构的松紧程度。

6）砂轮形状和尺寸：

宝石加工中常用的碳化硅轮有平行砂轮、单斜边砂轮和磨针砂轮。

直径150～250mm，厚15～50mm。

金刚石砂轮和碳化硅砂轮相比，具有磨削效率高、磨损小、强度高等优点，但价格昂贵，目前使用不很普遍。

金刚石砂轮由磨料、粘结剂和基体三部分组成（右图），不同于碳化硅砂轮（由粘结剂和磨料组成）的是，金刚石砂轮的粘结剂主要是青铜和电镀金属，基本一般用钢轮或其他金属轮，在砂轮中，最外层的工作层是用金属粘结剂和金属石粉构成，在工作属与基体间有一定过渡层，主要是由粘结剂组成，主要作用是焊接基体和工作层。

金刚石砂轮制作多采用粉末冶金工艺。

带所用磨料以碳化硅为主，其特点是磨削面积大、效率高，适用于弧面宝石的初形磨削，但磨损大和耐用程序低。

砂盘以金刚石砂盘为常用。

它由金刚石粉、金属粘粉末冶金法制作的砂盘，寿命长，但造价高。

电镀金刚石砂盘，寿命较短，但造价低。

游离磨料磨具是指磨料未粘附于磨具基体上，而且是在磨具工作面上处于游离分散状态，此种磨具一般仅起支撑磨料进行磨削作用，而不把持磨料。

（1）磨盘：

由于磨料处于游离状态，故磨盘都是平放的。

磨盘一般采用金属材料制作。

选择金属材料时主要考虑两个因素：

磨削速度，越快越好；耐磨性，越耐磨越好。

（2）抛光盘凸面型：

珠型等弧面宝石：

毛毡、皮革、布和毛呢等制成的软盘。

刻面型：

金刚盘（硬盘）；中硬盘：

沥青、塑料、尼龙、树脂和木材等。

刻面和部分弧面。

若几种方案都有相同或相近的美学价值时，选用能产生最大商品价值的方案，通过制作模拟块，进行试琢磨，从中评判各方案的优劣。

（1）冷却液的作用：

冷却作用，清洗作用，润滑作用

（2）冷却液的种类：

油（柴油、机油、缝纫机油）：

热量大，表面张性大，润滑性好，但清洗能力差，常用于宝石的切割和抛光；水：

热容大，表面张性较大，清洗力较强，但润滑性较差，汽化力强，价低廉，适用性比较好。

用于宝石的切割、研磨、抛光等。

皂化液：

热容较小，表面活性大，张力大，清洗能力强，润滑性也较好，常代水作冷却液。

宝石加工中对粘结材料的要求有如下几点：

（1）具良好的粘结

（2）适当的软化点，有良好的热稳定性；（3）具良好的化学稳定性，不与宝石发生化学反应；（4）无毒、无杂质。

常用的有：

虫胶、火漆胶、红胶。

要用于清洗粘结剂，宝石表面的油污和灰尘等，常用的有碱性溶液、酸性溶液和有机溶液。

宝石的加工与其他各种材料加工一样，都是依据材料本身的物理力学性质，借助某种设备和工具对材料进行裁减、造型和修饰的。

宝石加工的基本方法有：

劈切、磨削和抛光。

就是沿已有的破裂面或已知的解理方向施加一定压力，使其在垂直于破裂面的方向上产生一个拉应力，这样就可以使原石在失稳状态下发生低反应

（1）首先找到解理面（或裂理面），一般有片状阶梯面，有时可见珍珠光泽或晕彩现象。

（2）用切割机的锯片轻轻沿解理方向锯开一浅槽，若解理完全，则会自动裂开，若没有裂开，可在桌角边轻磕，或用一簿刀片插入切口，再用小木槌轻击刀背，也可使其裂开。

（1）劈切只适用于具有解理中等——完全的宝石中裂隙发育的宝石原石。

（2）劈切应在认真观察分析原石破裂面性质的基础上有把握地进行，若把握不大，最好不要用劈切，可改用锯切。

切时，施力方向要正确，着力点要准确，用力要恰到好处，不然，可能会击碎宝石，劈切虽然操作简单，且成本低，时效高，但风险也较大，无经验者不宜试。

大多数宝石原石的分割是用锯切的方法进行的。

磨削力是磨具与宝石坯料之间互相作用而产生的作用力和反作用力。

它主要由宝石的形变及宝石与磨具间的磨擦而产生。

般宝石对磨粒的压力越大，磨具线速度越大和磨擦系数越大，则磨削力也越大，反之磨削力就小。

磨粒对宝石的磨削作用有2个方面：

（1）使宝石表面被压碎作用；

（2）对宝石表面的切割作用。