金属抵抗更硬物体压入表面的能力，称为硬度。硬度是反映金属材料局部塑性变形的抵抗能力。根据试验方法和测量范围的不同，硬度可分为布氏、洛氏、维氏等几种。
1、布氏硬度（HB） 布氏硬度是用淬火硬化后的钢球（直径有：2.5、5、10毫米三种）作为压印器，以一定的压力P压入被测金属材料表面，这时在被测金属材料表面留下压坑。
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根据压坑面积的大小，可用下式计算出布氏硬度值，用符号HB表示为
HB=P/F（公斤/毫米2）
式中P——钢球所加的负荷（公斤）；
F——压坑面积（毫米2）。
布氏硬度是用单位压坑面积所受负荷的大小来表示的。一般硬度值都不需要经过计算，在生产中用放大镜测出压坑直径，再根据压印器钢球直径D和压力负荷P直接查表，便可得出HB的值。布氏硬度在标注时不写单位，如HB=212。
测量不同金属材料时所用的压印器和负荷等标准，也可以查表。用布氏硬度法测得的硬度值准确，因为压坑大，不会由于表面不平或组织不均匀而引起误差。但压坑太大有损表面，所以布氏硬度一般不宜作成品检验，只适合测量硬度不高的原材料，如毛坯、铸件、锻件、有金属及合金等。
2、洛氏硬度（HR） 洛氏硬度法是用金刚石做的呈120°的圆锥体，或直径为1.58毫米的淬火钢球，作为压印器，在一定的负荷下压入金属表面，根据压坑的深浅来测量金属材料的硬度，（根据压坑深度）可把硬度数值从表盘上直接读出来。
根据测量硬度范围不同，洛氏硬度可分为HRA、HRB、HRC三种。它们的适用范围与压印器、负荷的选定可根据下表查出，
洛氏硬度的选用标准
材料硬度范围（HB） | 压 印 器 | 负荷（公斤） | 洛氏硬度符号 |
60～230 | Φ1.58毫米的淬火钢球 祛斑净 | 100 | HRB(RB) |
230～700 | 顶角为120°的金刚石圆锥体 | 训练监控150 | HRC(RC) |
＞700 | 顶角为120°的金刚石圆锥体 | 60 | HRA(RA) |
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洛氏硬度没有单位，测量方法简单，压坑小，不影响零件表面质量，测量硬度范围广，但不如布氏硬度精确度高。HRA适宜测量高硬度材料；HRB适宜测量有金属及硬度低的材料；HRC适宜测量淬火、回火后的金属材料。
3、维氏硬度（HV） 维氏硬度试验的原理与布氏硬度法相似，只不过它的压印器是136°的四棱锥金刚石，以一定的负荷压入平整的试样表面，然后测出四棱锥压坑的对角线长度d，算出压坑面积F，用单位面积所受负荷的大小来表示维氏硬度值，即
HV= P/F（公斤/厘米2）
维氏硬度测量精确、硬度测量范围大，尤其能很好地测量薄试样的硬度。维氏硬度所加载荷较小时，又称为显微硬度（用HM表示），可测量试样表面各种组成相的硬度。
各种硬度值相互对照。它们是通过不同硬度测量法，测同一硬度金属材料时得到的不同硬度指标值。如HB=351，相当于HRC=38，HV=361。硬度是检验毛坯、成品等性能的重要指标。一般刃具的硬度要求HRC=60～63，结构零件的硬度要求HRC=25～40，弹簧或弹性零件的硬度要求HRC=40～48，切削加工零件的硬度要求HRC=20～36。
钢的硬度与其含碳量有关，随着钢中的含碳量的不断增加，硬度也不断增高。
铁碳合金
生铁是铁与碳的合金，含碳量一般为2.0～6.67﹪，此外还含有少量的硅、锰、硫、磷等杂质。熔化的生铁流动性好，适宜铸造。但生铁质硬而脆，不便于轧制及焊接。
一般生铁含碳量高于2﹪，钢含碳量低于2﹪。
含碳量在2.0﹪以上的铁碳合金叫做铁，因为可以铸造，故又称为铸铁。生产使用的铸铁的含碳量一般在2.5～3.5﹪，最高可达4.5。
碳钢是指含碳量小于2.0﹪的铁碳合金，钢中除含有铁、碳外，还含有硅、锰、硫和磷等元素，但硅的含量不大于0.5﹪，锰的含量不大于1.2﹪。钢中的含硫量应严格控制在0.05﹪以下，含磷量严格控制在不大于0.1﹪。
铁碳合金的分类
按含碳量的多少，铁碳合金可分为生铁（含碳量大于2.0﹪）和钢（含碳量小于2.0﹪）。
含碳量为0.8﹪的钢，称为共析钢；含碳量小于0.8﹪的钢，称为亚共析钢；含碳量大于0.8﹪而小于2.0﹪的钢称为过共析钢。含碳量为4.3﹪的生铁，称为共晶生铁；含碳量小于4.3﹪的生铁，称为亚共晶生铁；含碳量大于4.3﹪而小于6.67﹪的生铁，称为过共晶生铁。
钢的热处理
钢的热处理在机械零件及工具制造过程中是一个很重要的工序。热处理就是将钢加热到一定的温度，保温一定时间，然后再以一定的速度冷却来改变其内部组织结构（一般不改变化学成分及形状），从而达到改变钢的性能的一种工艺方法。其操作过程分三个基本阶段：加热、保温和冷却。 热处理的主要目的是：
1、提高硬度、强度和增加耐磨性；
2、降低硬度，提高塑性便于切削加工；
3、消除钢在各种加工过程中所引起的内应力；
4、改善钢件的内部组织和性能，满足工艺要求；
5、提高金属材料表面的耐磨性、耐蚀性、抗氧化性。
对铸件、锻件或经过粗加工后的零件，为了改善组织性能及切削加工性，一般都要经过退火或正火处理。
一、钢的退火
退火是将钢加热到一定温度，在此温度保温一定时间，然后进行缓慢冷却（又叫随炉冷却）得到近似于平衡状态时的组织的热处理方法。
按照退火的目的和钢的成分不同，可分为完全退火、不完全退火、等温退火、球化退火、低温退火和扩散退火等。
1、完全退火
完全退火是将钢加热到Ac3以上20～50℃，经过一定保温时间，然后随炉冷却的热处理方法。它使原有组织发生完全相变，故能达到以下几个目的：
（1）降低硬度，提高塑性，便于切削加工；
（2）细化晶粒，均匀组织，为淬火作组织准备；
（3）消除内应力。
完全退火适用于亚共析钢和共析钢。退火后的组织为珠光体（或铁素体＋珠光体）。过共析钢在缓慢冷却时，将沿晶界析出二次渗碳体，使钢的性能变坏，所以一般不采用完全退火。
2、不完全退火
不完全退火是将钢加热到高于Ac1以上20～50℃，经过一定保温时间，然后进行缓慢冷却的热处理方法。不完全退火时，原组织中的铁素体或二次渗碳体不发生转变，只是珠光体转变为奥氏体。退火后得到片层间距较大的珠光体，从而降低了钢的硬度。
不完全退火主要应用于过共析钢。其目的在于消除锻轧内应力，降低硬度和提高韧性。采用不完全退火的零件，必须无网状渗碳体或消除了网状渗碳体。
3、球化退火
球化退火就是将钢加热到略高于Ac1 的温度，一般在Ac1以上10～20℃，经过一定保温时间，然后随炉冷却到550～600℃时，在空气中冷却，从而获得球状珠光体及球状碳化物。
球化退火的目的，主要是将片状珠光体和二次渗碳体转变为球状珠光体和球状渗碳体，从而降低了钢的硬度，便于切削和其它机械加工。球化退火主要用于共析钢和过共析钢，不适用于亚共析钢。
4、扩散退火
扩散退火是将钢加热到1100～1200℃的高温，经10～20小时保温，然后随炉冷却的热处理方法。
扩散退火的主要目的是，消除铸钢件内由于化学成分不均匀所产生的偏析。扩散退火由于
加热温度高使晶粒粗大，所以在扩散退火后必须进行一次完全退火或正火处理来细化晶粒。
5、等温退火
上述各种退火工艺都是采用连续冷却进行的，而等温退火则是将钢加热到Ac1、Ac3以上30～50℃压电陶瓷驱动电源，经保温后较快地冷却到A活性炭脱硫剂1以下20～30℃的恒温炉内，在恒温下使奥氏体全部转变为珠光体，然后出炉在空气中冷却。等温温度越低，得到的珠光体就越细，其硬度也就越高。
等温退火适用于亚共析钢、共析钢和合金钢，特变适用于合金钢和工具钢。等温后在空气中冷却可提高生产效率，降低成本，获得均匀的组织和较好的性能。
6、低温退火和再结晶退火
低温退火是将跟钢加热到低于Ac1的某一温度（500～650℃），保温后缓慢冷却。
低温退火的目的是，消除铸件、锻件、焊接件及零件在切削加工过程中所产生的内应力；降低硬度，改善切削加工性。
再结晶退火是将钢加热到再结晶温度(450～500℃)以上150～250℃，保温后缓慢冷却。其目的是消除加工硬化。
二、钢的正火
正火也称正常化，是将钢加热到Ac3、Accm以上30～50℃，经过一定保温后在空气中冷却的热处理方法。由于冷却速度较大，把奥氏体过冷到较低的温度发生转变，因而获得了层片较细的珠光体组织——索氏体。
正火处理的目的与退火处理的目的相似。对于低碳钢，正火与退火具有较高的强度和硬度，有利于切削加工，能消除过共析钢的网状渗碳体，为淬火作组织准备。对于亚共析钢可细化晶粒，提高综合机械性能。正火较退火的时间短，效率高，费用低，因此，对于低碳钢及含碳量较少的中碳钢，完全可以用正火来代替退火。当对零件的性能要求不高时，也可用正火作为最终热处理。
钢的淬火
淬火是将钢加热到临界温度以上，经过一定保温时间，以大于临界冷却速度获得马氏体组
织的热处理方法。
淬火的目的是，提高钢的硬度、强度和增加耐磨性。钢淬火后得到高硬度的马氏体组织，一般硬度可达到HRC=60～65。
淬火质量的好坏，直接影响到回火后的机械性能，故淬火是热处理过程中很重要的一环。淬火质量还与加热温度、保温时间和冷却速度等有关。
常用的淬火剂有盐水、熔碱、水、油、硝盐等。聚合物水溶液淬火液也获得较广泛应用，它的优点是安全和零件变形小。
水 水是一种最经济、冷却能力又强的淬火剂。水作为淬火剂，其优点是在550～650℃范围内冷却能力很大。其缺点是在200～300℃范围内也同样具有很大的冷却能力，容易引起零件的变形、裂纹。如果提高水的温度，就会显著降低零件在550～650℃范围内冷却能力，所以在生产中规定水温一般不超过40℃。在水中混入杂质如油、肥皂或气体，都会使其冷却能力变坏，零件淬火后表面会出现软点，影响淬火质量。
盐水 在水中溶入5～10﹪的氯化钠，可显著改变其冷却能力，避免零件产生软点。用盐
水淬火，可使零件表面的蒸气膜不稳定而很快破裂，提高了冷却能力。故盐水的冷却能力比水强，又因冷却均匀，应力分布也均匀，淬火时变形和裂纹的倾向较小。盐水淬火后零件表面呈银灰，而且干净。但盐浴加热淬火的零件，盐渍必须及时用热水冲洗掉，以免零件锈蚀。
碱水 碱水是含有氢氧化钠的水溶液，其冷却能力比盐水大，特别在550～650℃范围内有很大的冷却能力，但在200～300℃范围内冷却能力低些。故碱水淬火的硬度高而均匀，内应力较小，零件产生变形、裂纹的倾向小，而且淬火后零件表面比盐水更干净。
油 油也是应用很广的一种淬火剂。其优点是在200～300℃范围内冷却速度较小，不易使淬火零件产生大的变形、裂纹等缺陷。其缺点是容易燃烧和脏污工作地。油温一般控制在40～80℃。油在550～650℃范围内冷却能力较低。故对于合金钢和高碳钢制作的小零件，常采用油作冷却剂。智能操作票
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