سختی به انگلیسی (Hardness) به عنوان قابلیت ماده به مقاومت در برابر تغییر شکل دائم یا نفوذ یک نفوذکننده (indenter) به سطح آن تعریف می‌شود. سختی، میزان مقاومت سطح ماده در برابر تغییر شکل دائم یا پلاستیک (غیر الاستیک) است. از آنجایی که در هنگام تست میزان سختی ماده، نفوذکننده به سطح فشار داده می‌شود، سختی را می‌توان به عنوان میزان مقاومت ماده در برابر نیروی فشاری نیز تعریف کرد. هر چه سختی یک ماده بیشتر باشد دیرتر خراش برمی‌دارد. پنج معیار مهم جهت سنجش سختی وجود دارد

سختی سنجی برینل، اولین روش سختی سنجی استاندارد مقاومت در برابر نفوذ است که در سال 1900 میلادی توسط J. A. Brinell ارائه گردید و به طور گسترده مورد استقبال قرار گرفت. سختی برینل یکی از معیارهای سختی است که بر اساس مقاومت مواد در برابر فرورونده کروی شکل از جنس فولاد یا کاربید تنگستن سختی آن‌ها را تعیین می‌کند.

آزمایش برینل معیار خوبی برای سختی سنجی است، ولی محدودیت هایی نیز دارد. یكی از این محدودیت ها مناسب نبودن آن برای مواد بسیار سخت می باشد. در این موارد، ساچمه اكثراَ تغییر شكل می دهد. همچنین برای قطعات خیلی نازك که احتمالاَ عمق حفره ایجاد شده بیشتر از ضخامت قطعه باشد، این روش مناسب نیست. یكی دیگر از محدودیت های روش برینل مناسب نبودن آن برای قطعاتی است که سطح آن ها سخت شده باشد.

در این موارد ممكن است عمق حفره ایجاد شده از ضخامت لایه سخت شده بیشتر باشد و در نتیجه نرمی مغز قطعه، نتیجه آزمون را بی اعتبار نماید. از طرفی آزمایش برینل محاسن متعددی هم دارد. چون قدمت آن زیاد و كاملاَ جا افتاده است، بیشتر مردم با آن آشنایی داشته و عموماَ نتایج آزمایشات برینل، در صنایع مورد قبول واقع گردیده است. این آزمایش را می توان سریع و معمولا در كمتر از دو دقیقه انجام داد. صرفنظر از قیمت و هزینه اولیه دستگاه، انجام آزمایش معمولا ارزان تمام می شود و در نهایت وجود نقایص درونی مواد از جمله وجود یك نقطه سخت و یا یك حفره، اثر بزرگی در نتیجه آزمایش برینل نخواهد داشت.

برای محاسبه سختی به روش برینل از رابطه زیر استفاده می شود:

که در آن پارامتر ها به صورت زیر تعریف می شوند:

L نیروی اعمال شده در آزمون بر حسب Kg

D قطر گلوله بر حسب mm

d قطر فرو رفتگی ایجاد شده بر حسب mm

سختی ویکرز ( Vickers hardness) یکی از معیارهای سختی است که بر اساس مقاومت مواد در برابر فرورونده هرمی شکل از جنس الماس سختی آن‌ها را تعیین می‌کند. سختی‌سنجی به این روش اولین بار در سال ۱۹۲۲ توسط اسمیت و ساندلند در ویکرز لیمیتد به عنوان جایگزینی برای سختی برینل توسعه یافت.

فرورونده بکار رفته در این روش، الماس هرمی با قاعده مربع شکل است که سطوح مقابل آن با زاویه ۱۳۶ درجه به یکدیگر می‌رسند.به دلیل شکل ایندنتور این روش آزمون هرم-الماسی نیز نامیده می شود.

عدد سختی هرم-الماسی ( DPH ) و یا سختی ویکرز ( HV ) مانند روش برینل به صورت بار تقسیم بر مساحت فرورفتگی تعیین می گردد. در عمل این مساحت از مقادیر میکروسکوپی طول ها و قطر های اثر محاسبه می شود. گستره بار اعمالی در این روش معمولا بین 1 الی 120 کیلوگرم می باشد. جداولی وجود دارد که مقدار سختی را با توجه به قطر اثر خوانده شده بدست آورد. همچنین می توان از رابطه زیر سختی را محاسبه نمود: 

در این فرمول L نیروی بارگزاری شده بر حسب کیلوگرم و d قطر اثر مربع شکل بر حسب میلیمتر مربع می باشد.

از سختی سنج ویكرز اصولا در پژوهش ها استفاده می شود. یكی از مزایای سختی سنج ویكرز كه بعضی از كاربران این دستگاه به آن اعتراف كرده اند، دقت اندازه گیری ابعاد فرو رفتگی حاصله است. اندازه گیری قطر یك مربع، بسیار دقیق تر از اندازه گیری قطر یك دایره است زیرا برای اندازه گیری قطر دایره بایستی فاصله دو خط مماس بر دایره اندازه گرفته شود. روش ویكرز، نسبتا سریع بوده و با آن می توان سختی نمونه های نازك تا 0.006 اینچ ضخامت را اندازه گرفت. به نظر می رسد كه امكان مسطح شدن ایندنتور ویكرز كمتر از ایندنتور برینل باشد.

از معایب آزمایش سختی سنجی ویکرز این است كه این آزمایش، مخرب بوده و سرعت اجرای آن كمتر از آزمایش برینل و راكول است و سطح قطعه نمونه را بایستی قبل از آزمایش پرداخت نمود كه این كار وقت زیادی را می گیرد. اگرچه آزمایش ویكرز بسیار دقیق تر از راكول و برینل است ولی قیمت دستگاه آن نیز گرانتر می باشد. در مقابل، نتایج آزمایش ویكرز در سطح وسیعی از صنایع پذیرفته شده است.

سختی راکول  (Rockwell Hardness) یکی از معیارهای سختی است که بر اساس مقاومت مواد در برابر فرورونده با اعمال بار بزرگتر در مقایسه با بار اولیه سختی آنها را تعیین می‌کند. معیارهای مختلفی برای این سختی وجود دارد که هرکدام توسط یک حرف انگلیسی نشان داده می‌شود. این روش سختی‌سنجی توسط استنلی راکول در ۱۹۱۹ ابداع شد.

در روش سختی سنجی راکول ابزاری وجود دارد که با استفاده از آن می توان سختی را مستقیماً خواند. اساس کار این روش اندازه گیری اختلاف عمق نفوذ در ماده است.

در روش راکول ابتدا یک نیروی اولیه ۱۰ کیلو گرم ( preload) یا (minor load) با استفاده از نفوذ کننده به نمونه وارد می شود که سبب نفوذ اولیه شده و نفوذ کننده در مکان نگه داشته شده و صفحه نمایش بر روی عدد صفر تنظیم می شود. سپس، بار اضافی که major  load  نامیده می شود برای رسیدن به تمام بار مورد نیاز آزمون اعمال می شود. این نیرو برای مدت زمان از پیش تعیین شده(dwell time) نگه داشته می شود تا اجازه بازگشت الاستیک وجود داشته باشد. سپس این بار رها شده در حالیکه minor load هنوز وجود دارد. این آزمون تفاوت عمق ایجاد شده با دو نیرو را اندازه گیری می کند. با استفاده از جدول تبدیل سختی استاندارد، مقدار سختی Rockwell برای نیروی اعمال شده، قطر نفوذ کننده و عمق نفوذ اندازه گیری می شود.

سختی یک عدد بدون بعد است و عدد بیش تر در هر مقیاس به معنی ماده سخت تر می باشد.

در روش راکول انواع فرو رونده و نیروهای مختلف را می توان به کار برد و هر ترکیب از این دو معرف مقیاس راکول مخصوصی است. در اکثر موارد برای اندازه گیری سختی فلزات از سه روش زیر بیشتر استفاده می شود:

راکول A :

که نیروی 60 کیلوگرم را اعمال می کند

راکول B :

که نیروی 100 کیلوگرم را اعمال می کند

راکول C :

که نیروی 150 کیلوگرم را اعمال می کند

سختی سنجی نوپ ( Knoop hardness test) یک روش سختی سنجی است که به طور خاص برای مواد بسیار ترد و صفحات نازک استفاده می‌شود. در این روش دندانه ای به شکل هرم از جنس الماس بر روی سطح پولیش شده با نیرویی مشخص (معمولا 100 گرم) در زمانی مشخص نگه داشته و نتیجه آن نیز به وسیله میکروسکوپ نوری با اندازه گیری می‌شود.

سختی نوپ با HK یا KHN نمایش داده شده و به صورت زیر محاسبه می‌شود:

که در آن :

=L طول نقش اثر در راستای قطر بزرگ لوزی

=P  نیرو

=Cp  فاکتور اصلاح کننده شکل نقش اثر که به صورت ، مقدار ایده‌آل آن برابر با 0.070279 است.

=A  زاویه صفحه طولی

B =زاویه صفحه عرضی

روش لیب (LEEB) یکی از متداول ترین روش های سختی سنج های پرتابل می باشد و تنها روش سختی سنج های پرتابل است که به صورت استاندارد درآمده است. استانداردهای ASTM A956  و DIN 50156، سختی سنجی به روش لیب را شرح می دهند.