Приложение силы или внешней нагрузки к материалу приводит к его растяжению, сжатию, сдвигу и т.д. Реакция материала на действие внешней нагрузки определяет его механические свойства. С точки зрения скорости нагружения различают статическое, динамическое и импульсное нагружение. Статическое-имеет место при нагружении материала, например, под действием силы тяжести, внутреннего давления и характеризуется длительным временем действия нагрузки, измеряемым секундами и более. Динамическое-характерно для ударного воздействия механических тел, например, удар падающего груза, время приложения нагрузки измеряется миллисекундами. Импульсное-протекает при баллистическом соударении, длительность импульса нагрузки составляет микросекунды.

Важнейшим условием подтверждения качества материалов является соответствие механических свойств образцов, вырезанных из заготовок (или определенных на самих заготовках), требованиям технологической документации или стандартов. Испытания проводят при статическом нагружении. В процессе испытаний определяют прочностные, вязкопластические характеристики, твердость материалов.

Наиболее мобильным способом контроля механических свойств является метод определения твердости, сопротивления внедрению внешнего тела (индентора). Для металлических материалов данная характеристика хорошо коррелирует с прочностью. В целях сравнимости результатов выбирают индентор строго определенной и простой формы.

Твердость по методу Бринелля (обозначение НВ) определяют путем вдавливания шарика из инструментальной стали, при этом диаметр шарика и действующее усилие регламентированы методикой. Измеряют величину отпечатка, который при заданных диаметре шарика и приложенном усилии является сравнительной характеристикой реакции материала к силовому воздействию. Либо определяют число твердости посредством деления приложенной нагрузки в килограммах силы на площадь поверхности отпечатка в квадратных миллиметрах:

НВ = 

где Р - приложенная нагрузка, D и d - соответственно диаметры шарика и отпечатка.

Аналогичным образом определяют твердость по Виккерсу (обозначение HV). Отличительно, что в качестве индентора используют алмазную правильную четырехгранную пирамидку с углом при вершине 136о.

Твердость по методу Роквелла (обозначение HR) определяют путем вдавливания алмазного конуса с углом при вершине 120о. Число твердости определяется (при соответствующем пересчете) глубиной проникновения индентора в материал (чем меньше проникание, тем больше число твердости). Обозначения HRA и HRC означают применение различных уровней действующих нагрузок (соответственно 60 и 150 килограммов силы).

Значение твердости, определенное по различным методикам (для сравнительной оценки), переводят друг в друга посредством специальной таблицы.