Определения твердости металлов отличаются от других механических испытаний методом приложения внешних нагрузок, которые передаются испытуемому материалу путем создания контактных напряжений при воздействии на поверхность образца твердого наконечника (индентора) в виде шарика, конуса или пирамиды. Малый объем деформируемого металла, возможность проведения испытаний на поверхностях тел различной формы и размеров, не пользуясь специально изготовленными образцами, делают испытания на твердость методами массового контроля металлов.

Испытания на твердость при вдавливании оценивают металл в пластической области без разрушения, давая характеристики сопротивления значительным пластическим деформациям.

При определении твердости по методу Бринелля по ГОСТ 9012 в образец под нагрузкой вдавливается стальной закаленный шарик с помощью твердомера (фото 11). При вдавливании шарика на поверхности образца остается отпечаток, по величине которого судят о твердости металла. Диаметр отпечатка измеряется специальным измерительным микроскопом (фото 12). Для различных значений диаметра отпечатка и нагрузки в таблицах заранее подсчитаны величины твердости HB.

Испытание твердости по методу Роквелла по ГОСТ 9013 производится вдавливанием в исследуемый образец индентора (конуса с углом при вершине 120° или стального закалённого шарика D = 1,59 мм) под действием двух последовательных нагрузок. Сначала прилагается предварительная нагрузка (10 кг), а после общая (60, 100 или 150 кг в зависимости от шкалы). Предварительная нагрузка обеспечивает исключения влияния упругой деформации и разной степени чистоты поверхности образца на результаты измерений. О твердости материала судят по глубине вдавливания, величина которой определяется в процессе испытания по разности глубин вдавливания индентора под действием двух последовательно приложенных нагрузок. Число твердости отсчитывается по круговой шкале индикатора на приборе (фото 13).

Для оценки свойств небольших объемов или отдельных зерен металла используется метод определения твердости вдавливаем индентора при малых нагрузках — микротвердость. Измерение микротвердости дает возможность оценивать свойства поверхностных слоев, распределение твердости по их глубине. Применяется индентор в виде четырехгранной пирамиды Виккерса и микротвердомер (фото 17) с микрометрическим винтом для измерения диагонали отпечатка (фото 18). Для различных значений диагонали отпечатка и нагрузки в таблицах заранее подсчитаны величины твердости HV. HB