硬度测试适用于大量材料，250多年来，它一直是一种非常重要且经常使用的测试，目前可以使用多种测试方法来确定同一试样的不同硬度值。硬度测试最常用的试验是洛氏（Rockwell）、布氏（Brinell）、维氏（Vickers）和努氏（Knoop）硬度试验。

每项测试都是通过评估和确定对球体、圆锥体或四边锥状金刚石压头的穿透阻力来测量硬度的。每次测试都会确定压头在特定时间段内以预定载荷浸入材料的深度。

虽然洛氏和布氏试验主要适用于金属和陶瓷，但也可以使用ISO塑料洛氏硬度试验标准（ISO 2039-2）。维氏硬度测试可用于测定金属、某些陶瓷、聚合物甚至一些生物材料的硬度。努氏测试用于测量最薄材料和较软材料（如油漆和镀珠宝）的硬度。

洛氏硬度试验是最常用的硬度试验方法。这是一种基于施加荷载和产生的压痕深度净增加的测量值。换句话说，当施加固定力（载荷）和压头已知时，材料越硬，压痕越小。该方法用于测试所有金属，不包括表面条件会出现过度变化的情况。

洛氏确定压头上的力/载荷产生的永久压痕深度，例如压头可以是特定直径的碳化钨球，也可以是120°角和0.2 mm尖端半径的球形金刚石尖锥，通常称为“Brale压头”。压头和试验载荷组合确定硬度标度，用字母A、B和C等表示。

选择合适的洛氏标尺时，一般的经验法则是选择能够确定最大载荷和压头组合的标尺。这意味着需要考虑可能影响试验结果的条件，且不超过预定义的操作条件。这些条件包括但不限于遵守所用洛氏硬度计的硬度范围、压痕深度最小厚度范围内的试样、靠近试样边缘的试验压痕或其他压痕。在这些测试参数中，还应考虑圆柱形试样。

而布氏硬度是通过在特定载荷下将特定直径的碳化钨球体应用于材料表面，并由光学测量试验后残余压痕的直径来确定的。布氏硬度试验通常用于测试结构极其粗糙的材料，或当表面过于粗糙无法使用其他测试方法（如铸件和锻件）测试的材料。

布氏试验通常使用直径为10mm的压头施加非常高的试验载荷（3000 kgf），当样品厚度不支持布氏硬度的较重载荷时，可以使用较轻的载荷/球径组合。布氏硬度值的计算方法是将使用的载荷（单位为千克）除以压痕的实际表面积（单位为平方毫米）。

维氏和努氏硬度试验方法，也称为显微硬度试验方法，由于施加的载荷较轻，通常用于小零件、微观结构、薄片、断裂试验、焊接热影响区域或外壳深度工作。尽管维氏和努氏试验完全不同于压头设计和测量压痕的方式，但它们都采用了相同的试验方法，并且经常使用相同的硬度计进行。

它对于在广泛的材料范围内进行测试非常有用，但测试样品必须尽可能地抛光，以便于测量以微米为单位的压痕尺寸。尽管“宏观”维氏载荷的范围可达120 kg或更大，但是通常努氏或维氏试验的载荷非常轻，从1 gm到1 kgf不等。

维氏试验方法中的样品表面承受由四边锥体金刚石压头施加的预定义载荷。这提供了一个称为停留时间的标准化时间长度。在显微镜下测量产生压痕的对角线，然后确定维氏硬度值。

努氏硬度测试不同于维氏硬度测试，两个四边形金刚石压头长度有所加长，并且仅应用拉长压痕的尺寸来确定努氏硬度值。该设计的目的是通过所有类型的硬度测试，以最小的渗透量测试较软材料的硬度。

该测试用于最严格的质量控制应用，这包括检查承受极端压力的焊缝和制造操作中使用的重型机械。基本上，使用的试验方法取决于材料类型和预期硬度。