高温硬度计压头硬度测试的道理很简单：拿一个比被测材料更硬的东西，压进去，看压痕多大。常温下，这个更硬的东西通常是金刚石。维氏硬度计用的正四棱锥，洛氏用的圆锥体，都镶着金刚石尖。金刚石的硬度在6000到8000HV之间，几乎没有材料能扛住它一压。用它测钢铁、测陶瓷、测硬质合金，天经地义。 在空气中，温度过600℃，金刚石表面就会开始墨化——碳原子从金刚石结构转变为石墨结构。尖头一旦石墨化，硬度断崖式下跌，压出来的痕迹就不准了。更麻烦的是，金刚石的热导率高，是蓝宝石的五倍左右。当它被压到高温试样上时，热量会顺着压头迅速传导出去，接触区域的温度被局部拉低，测出来的硬度值偏大，可能比真实值高出一大截。400到650℃，可以用耐热钢。再往上，蓝宝石是常见选择。它的莫氏硬度9级，熔点2050℃，化学稳定性好，在1300℃下仍能保持足够的抗用性。但蓝宝石能力也有限制，当被测材料比它更硬时，它就没法用了。再往上走，碳化硼和碳化钨成了候选。碳化硼的硬度在室温到1200℃之间只下降不到20%，热膨胀系数也低。碳化钨虽然硬度稍逊，但热性能和化学稳定性同样出色。有研究用碳化钨压头在750℃下对镍基高温合金做了大量测试，22小时后压头的退化系数变化不到5%。规则为高温仪器化压痕测试制定了标准，对压头材料选择、温度校准、压头与机架的柔度修正都做了规定。压头的几何形状在高温下会变化，热膨胀会让端半径偏移，氧化和与试样的化学反应会污染压头表面。一个在室温下合格的金刚石压头，放到600℃以上，可能连合格都算不上。 一颗压头的技术含量，不在于它有多硬，而在于它在高温下还能不能硬得准。常温下随手可得的金刚石，到了高温环境里，反而成了需要被替代的那个。