硬度適用于大多數(shù)材料，尤其是金屬，是一種有價(jià)值、有啟發(fā)性且常用的力學(xué)性能，已以各種形式使用了250多年。當(dāng)然，作為一種材料特性，其價(jià)值和重要性不容低估，硬度測(cè)試的結(jié)果經(jīng)常與其他材料驗(yàn)證技術(shù)（如拉伸或壓縮）結(jié)合使用，以提供關(guān)鍵性能信息，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、航空航天、汽車(chē)、質(zhì)量控制、故障分析以及許多其他形式的制造和工業(yè)中發(fā)揮著重要的作用。確定這些材料特性可以深入了解從原材料到成品的各種部件類(lèi)型的耐用性、強(qiáng)度、靈活性和性能等。多年來(lái)，人們開(kāi)發(fā)并采用了各種測(cè)定材料硬度的方法，從早期的劃痕測(cè)試到復(fù)雜的自動(dòng)化成像，硬度測(cè)試已經(jīng)發(fā)展成為一種高效、準(zhǔn)確和有價(jià)值的材料測(cè)試方法。硬度試驗(yàn)方法相對(duì)而言比較簡(jiǎn)單迅速，可直接在原材料或零件表面上測(cè)試，因此被廣泛應(yīng)用。雖然現(xiàn)今硬度測(cè)試的技術(shù)和硬件已經(jīng)顯著改進(jìn)，特別是近年來(lái)與快速發(fā)展的電子、計(jì)算機(jī)、硬件和編程能力同步，但早期的基本形式的硬度測(cè)試，如簡(jiǎn)單的劃痕測(cè)試，足以滿足當(dāng)時(shí)的需要。早在1722年，歐洲啟蒙運(yùn)動(dòng)時(shí)期的重要科學(xué)家之一、法國(guó)科學(xué)家Reaumur采用一種劃刻法來(lái)測(cè)試金屬的硬度，發(fā)明了一種酒精溫度計(jì)和列氏溫標(biāo)。1822年，莫氏硬度被開(kāi)發(fā)出來(lái)，用于檢測(cè)礦物的硬度。 這是一個(gè)十點(diǎn)劃痕硬度表，其中每種材料都可以使用下一種更硬的材料進(jìn)行劃痕。莫氏硬度值至今仍在礦物學(xué)中使用，但不適用于確定技術(shù)材料（金屬）的硬度。各個(gè)硬度步驟相對(duì)較大并且具有不同的間隔。到19世紀(jì)晚期，一名瑞典工程師Johan A. Brinell宣布發(fā)明了一種使用球形壓頭進(jìn)行金屬硬度測(cè)試的方法。這種測(cè)試方法登上了1900年的巴黎世界博覽會(huì)，并在工業(yè)界迅速“躥紅”，被稱(chēng)為布氏硬度測(cè)試。盡管洛氏壓痕試驗(yàn)是1908年維也納教授Paul Ludwik提出的一個(gè)想法，但直到1914年左右，在美國(guó)康涅狄格州布里斯托爾的一家制造公司工作的Stanley和Hugh Rockwell兄弟，擴(kuò)展了利用基于位移的錐形金剛石壓痕測(cè)試的想法，并申請(qǐng)了羅克韋爾測(cè)試儀設(shè)計(jì)的專(zhuān)利。該測(cè)試儀的主要標(biāo)準(zhǔn)是提供一種快速測(cè)定熱處理對(duì)鋼軸承座圈影響的方法。洛氏硬度計(jì)的主要優(yōu)點(diǎn)之一是需要小面積的壓痕；另外它也更容易使用，因?yàn)樽x數(shù)是直接的，不需要計(jì)算或二次測(cè)量。該專(zhuān)利申請(qǐng)于1919年2月11日獲得批準(zhǔn)，隨后在1924年又獲得了一項(xiàng)改進(jìn)的外觀設(shè)計(jì)專(zhuān)利。與此同時(shí)，Stanley Rockwell與儀器制造商Charles H.Wilson在康涅狄格州哈特福德合作，開(kāi)始了Rockwell測(cè)試儀的商業(yè)生產(chǎn)。該公司發(fā)展成為威爾遜機(jī)械儀器公司，并成為羅克韋爾測(cè)試儀的優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)商。在經(jīng)歷了19世紀(jì)末的一些所有權(quán)變更后，Wilson于1993年被Instron收購(gòu)。洛氏硬度測(cè)試仍然是目前最有效和最廣泛使用的硬度測(cè)試類(lèi)型之一。維氏硬度是英國(guó)的Robert L. Smith和George E. Sandland于1921年在維克斯公司（Vickers Ltd）提出的。同時(shí)，其他各種不同種類(lèi)的硬度測(cè)試慢慢被開(kāi)發(fā)出來(lái)，應(yīng)用在不同的測(cè)試場(chǎng)景中。
目前，按測(cè)試方法的不同，常用的硬度主要有洛氏硬度、布氏硬度和維氏硬度3種類(lèi)型。
常用的布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度均屬于壓入硬度，硬度值表示材料表面抵抗另一物體壓入時(shí)所引起的塑性變形的能力。
用直徑D的淬火鋼球或硬質(zhì)合金球作壓頭，以試驗(yàn)力F壓入試樣表面，經(jīng)規(guī)定的保持時(shí)間后，卸除試驗(yàn)力，得到一直徑為d的壓痕。布氏硬度與試驗(yàn)力除以壓痕表面積的商成正比，符號(hào)用HBW表示。
注：從2003年6月1日開(kāi)始，原國(guó)標(biāo)GB/T 231-1984廢止，我國(guó)等效執(zhí)行國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，制定了新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 231.1-2002，文中明確取消了鋼球壓頭，全部采用硬質(zhì)合金球頭。因此HBS停止使用，全部用HBW表示布氏硬度符號(hào)。很多時(shí)候布氏硬度僅用HB表示，指的就是HBW。
用錐頂角為120°的金剛石圓錐或直徑1.588 mm和直徑3.176 mm硬質(zhì)合金球作壓頭，分兩級(jí)試驗(yàn)力（初試驗(yàn)力F0和主試驗(yàn)力F1）壓入試樣表面。初試驗(yàn)力加載后，測(cè)量初始?jí)汉凵疃?。隨后施加主試驗(yàn)力，在卸除主試驗(yàn)力后保持初試驗(yàn)力時(shí)測(cè)量最終壓痕深度，洛氏硬度根據(jù)最終壓痕深度和初始?jí)汉凵疃鹊牟钪?/span>h（圖中4）及常數(shù)N和S計(jì)算得出：
洛氏硬度試驗(yàn)采用3種試驗(yàn)力，3種壓頭，它們共有9種組合，對(duì)應(yīng)于洛氏硬度的9個(gè)標(biāo)尺。這9個(gè)標(biāo)尺的應(yīng)用涵蓋了幾乎所有常用的金屬材料。常用的有HRA、HRB和HRC三種，其中HRC應(yīng)用最廣。采用相對(duì)面夾角為136°的金剛石正四棱錐壓頭，以規(guī)定的試驗(yàn)力F壓入試樣表面，保持規(guī)定時(shí)間后卸除試驗(yàn)力，測(cè)量試樣表面壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度。標(biāo)記符號(hào)為HV。
用規(guī)定質(zhì)量的沖擊體，在一定力的作用下以一定速度垂直沖擊試樣表面，以沖擊體在距試樣表面1 mm處的回彈速度（vR）與沖擊速度（vA）的比值來(lái)表示材料的里氏硬度，符號(hào)標(biāo)記為HL。里氏硬度儀操作簡(jiǎn)便，效率高，適用于大、重型工件或者幾何尺寸復(fù)雜的工件。而且對(duì)產(chǎn)品表面損傷很輕，有時(shí)可作為無(wú)損檢測(cè)；對(duì)各個(gè)方向，窄小空間及特殊部位硬度測(cè)試具有獨(dú)特性。
用規(guī)定形狀的金剛石沖頭從規(guī)定高度自由落下沖擊試樣表面，以沖頭第一次回跳高度h與沖頭落下高度h0的比值計(jì)算肖氏硬度值，符號(hào)標(biāo)記為HS。肖氏硬度檢測(cè)儀器便于攜帶，操作簡(jiǎn)便，效率高，試驗(yàn)后不產(chǎn)生壓痕，可在成品件上試驗(yàn)，適用于高硬度大件表面硬度現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。但是測(cè)試精度低，重復(fù)性差。
將頂部?jī)上鄬?duì)面具有規(guī)定角度的菱形棱錐體金剛石用試驗(yàn)力壓入試樣表面，經(jīng)規(guī)定保持時(shí)間后卸除試驗(yàn)力，測(cè)量試樣表面壓痕長(zhǎng)對(duì)角線長(zhǎng)度，符號(hào)標(biāo)記為HK。
適于測(cè)試硬而脆的材料，常被用于測(cè)試琺瑯、玻璃、人造金剛石、金屬陶瓷及礦物等材料。它還可用于表面硬化層有效深度的測(cè)定。
將規(guī)定形狀的鋼質(zhì)壓針在一定的試驗(yàn)力的作用下壓入試樣表面，用壓針壓入的深度來(lái)表示材料的硬度，符號(hào)標(biāo)記為HW。定義0.0125 mm的壓入深度為一個(gè)韋氏硬度單位。材料的硬度與壓入的深度相關(guān)，壓入越淺硬度越高，反之則低。適用于測(cè)試鋁合金、軟銅、硬銅、超硬鋁合金和軟鋼。
硬度測(cè)試技術(shù)在整個(gè)19世紀(jì)中后期保持相當(dāng)一致，大多數(shù)系統(tǒng)通常使用施加測(cè)試力的自重方法。雖然自重技術(shù)相當(dāng)簡(jiǎn)單、可靠，并且被廣泛接受，但該方法并非沒(méi)有一些歧義。勞動(dòng)密集型生產(chǎn)，加上依賴(lài)于杠桿、樞軸和導(dǎo)軌的高度機(jī)械系統(tǒng)的復(fù)雜性，導(dǎo)致了進(jìn)一步開(kāi)發(fā)的需求，而且很明顯，測(cè)量?jī)x器中使用的其他新開(kāi)發(fā)的力調(diào)節(jié)形式也可以應(yīng)用于硬度測(cè)試。隨著對(duì)生產(chǎn)率、精度、用戶特性和可重復(fù)性閉環(huán)的需求不斷增加，測(cè)壓元件技術(shù)成為硬度測(cè)試的一個(gè)因素。在20世紀(jì)50年代，馬薩諸塞州的Instron率先在拉伸測(cè)試儀器上使用閉環(huán)系統(tǒng)。閉環(huán)系統(tǒng)與開(kāi)環(huán)（自重）系統(tǒng)的不同之處在于，它們具有電子測(cè)量每次測(cè)試期間施加的力并將信息反饋（或循環(huán)）給控制系統(tǒng)的手段?？刂葡到y(tǒng)被設(shè)計(jì)為使用反饋來(lái)調(diào)整施力機(jī)構(gòu)，以極其精確的速率施加期望的力。這些系統(tǒng)工作得非常好，以至于今天所有的電子拉伸/壓縮儀器都只使用閉環(huán)控制。通過(guò)Instron和Wilson的合作，能夠有效地將閉環(huán)控制應(yīng)用于硬度計(jì)，從而開(kāi)發(fā)出前所未有的可重復(fù)性系統(tǒng)。在20世紀(jì)90年代初，這項(xiàng)技術(shù)首先被引入洛氏硬度計(jì)，后來(lái)被引入努氏硬度計(jì)/維氏硬度計(jì)以及布氏硬度計(jì)。閉環(huán)很快獲得了動(dòng)力，這是一種實(shí)現(xiàn)極其準(zhǔn)確和可重復(fù)的硬度測(cè)試結(jié)果的手段，如今該技術(shù)已成為一種流行且廣泛使用的模式。近年來(lái)，隨著硬度測(cè)試儀器、計(jì)算機(jī)硬件、電子設(shè)備、成像算法和軟件功能的顯著改進(jìn)，人們打開(kāi)了通往極其精確可靠的測(cè)試過(guò)程的大門(mén)，這些測(cè)試過(guò)程比以往任何時(shí)候都更快地提供結(jié)果，通常是以自動(dòng)化的方式。這些組件和技術(shù)已被證明有利于將效率、速度和準(zhǔn)確性提高到前所未有的水平。
毫無(wú)疑問(wèn)，傳統(tǒng)的手動(dòng)測(cè)試過(guò)程已經(jīng)在各個(gè)方面迅速讓位給自動(dòng)化。材料制備和處理、支架固定、臺(tái)架移動(dòng)、結(jié)果解釋和分析，甚至報(bào)告方面的新技術(shù)現(xiàn)已引入硬度測(cè)試行業(yè)。越來(lái)越多的自動(dòng)化技術(shù)被集成到許多硬度系統(tǒng)中。自動(dòng)硬度系統(tǒng)通常包括一個(gè)完全可控的測(cè)試儀、一個(gè)自動(dòng)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)臺(tái)，以及從頭部/壓頭外殼或主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在Z軸上的驅(qū)動(dòng)，用于以預(yù)定的力施加壓痕以及自動(dòng)聚焦試樣，再加上一臺(tái)配有專(zhuān)用硬度軟件的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)、一個(gè)自動(dòng)XY橫移電動(dòng)載物臺(tái)和一個(gè)USB攝像機(jī)，結(jié)果就集成了一個(gè)強(qiáng)大的全自動(dòng)硬度測(cè)試系統(tǒng)。這些系統(tǒng)可以單獨(dú)用于自動(dòng)創(chuàng)建、測(cè)量和報(bào)告，消除了過(guò)去由于操作和工作空間限制造成的混亂。
