測量固體材料表面硬度的一種材料機械性能試驗。
硬度試驗是材料試驗中最簡便的一種，與其他材料試驗如拉伸試驗、衝擊試驗和扭轉試驗相比，具有以下特點：①試驗可在零件上直接進行而不論零件大小、厚薄和形狀；②試驗時留在表面上的痕跡很小，零件不被破壞；③試驗方法簡單、迅速。硬度試驗在機械工業中廣泛用於檢驗原材料和零件在熱處理後的品質。由於硬度與其他機械性能有一定關係，也可根據硬度估計出零件和材料的其他機械性能。硬度試驗方法很多，一般般分為劃痕法、壓入法和動力法3類。
劃痕法 測得的硬度值表示材料抵抗表面局部斷裂的能力。試驗時用一套硬度等級不同的參比材料與被測材料相互進行劃痕比較，從而判定被測材料的硬度等級。這一方法是1812年德國人F.莫斯首先提出的。他將參比材料按硬度遞增而分為10個等級，依次為：滑石、石膏、方解石、螢石、磷灰石、正長石、石英、黃玉、剛玉、金剛石。用這種方法測出的硬度稱為莫氏硬度，主要用於礦物的硬度評定。
壓入法 測得的硬度值表示材料抵抗表面塑性變形的能力。試驗時用一定形狀的壓頭在靜載荷作用下壓入材料表面，通過測量壓痕的面積或深度來計算硬度。應用較多的有佈氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度試驗3種方法。
佈氏硬度試驗 1900年由瑞典人J.A.佈裡涅耳首先提出。圖1為佈氏硬度試驗的原理。試驗時用一定大小的載荷P(牛頓)把直徑為D（毫米）的鋼球壓入被測材料表面，保持一定時間後卸除載荷，表面留下直徑為d（毫米）的壓痕，計算出壓痕的表面積F，根據下式得出佈氏硬度值，用HB表示。
試驗在佈氏硬度計上進行。適用於各種退火狀態下的鋼材、鑄鐵和有色金屬，一般用於硬度小於HB450的場合。
洛氏硬度試驗 由美國冶金學傢S.P.洛克韋爾所提出，是應用最廣的試驗方法。試驗時以錐角為120°的金剛石圓錐或直徑為1.588毫米的鋼球為壓頭，先以初載荷P0壓入被測件表面，壓入深度為h0。再加主載荷P1，總載荷P=P0＋P1，此時壓入總深度為h1。卸除主載荷P1，由於試樣的彈性變形恢復瞭h2，因此h=h1-h2-h0。由h值根據式
可算出硬度值，式中
k為常數。實際上，在洛氏硬度計上可以不經計算直接在表盤上讀出HR值（圖2）。
洛氏硬度測定的三種主要方法
為瞭用一種硬度計測定從軟到硬的材料硬度，須采用不同的壓頭和總載荷，組成不同的標尺，常用的有HRA、HRB、HRC3種方法（見表）。
洛氏硬度試驗適用於各種鋼材、有色金屬、淬火後的高硬工件和硬質合金等。
維氏硬度試驗 英國維克斯公司提出的一種試驗方法，用兩相對夾角為136°的正棱形角錐以一定載荷P壓入被測件表面，由壓痕平均對角線長度d（毫米）計算壓痕表面積F（毫米2），則維氏硬度值HV可由下式計算得出
維氏硬度值也可根據壓痕對角線長度和載荷查表得出。維氏硬度試驗適於用來測定金屬鍍層或化學熱處理後的表面層硬度。
當維氏硬度試驗的作用載荷在200千克力（1961牛頓）以下時，稱為顯微硬度試驗。它可測定材料微小區域內的如金屬中的非金屬夾雜物或單個晶粒的硬度，可用來鑒別金相組織中的不同組成相，或測定極薄層內的硬度。
動力法 采用動態加載，測得的硬度值表示材料抵抗彈性變形的能力。主要有下列兩種。
肖氏硬度試驗 由美國人A.F.肖爾提出，又稱回跳硬度試驗。將一個具有一定重量的帶有金剛石圓頭或鋼球的重錘，從一定高度落到被測件的表面，以重錘回跳的高度作為硬度的度量依據。硬度與回跳高度成正比，即回跳的高度越高，材料硬度值越高。肖氏硬度以HS表示。肖氏硬度試驗隻適合對彈性模量相同的材料進行測定比較。否則就會得到橡皮的HS值高於鋼的錯誤結果。肖氏硬度試驗用於測定各種原材料和材料熱處理後的硬度。由於肖氏硬度計體積小，攜帶方便，便於現場應用。
動態佈氏硬度試驗 將鋼球在沖擊力作用下壓入試樣表面，測出被測件上的壓痕直徑，據此求出硬度值。有兩種測法：一種是將鋼球在已知的彈簧力的作用下，壓入被測件表面，根據壓痕大小，得出硬度值。另一種是將鋼球置於已知硬度的標準桿和被測件之間，用錘敲擊，測出標準桿和被測件的壓痕大小，進行比較後，求出被測件的硬度。