顯微硬度的測試原理基本和維氏硬度測試相同，所不同的是壓頭采用的是兩對面夾角為136°;底面為正方形的正四棱錐金剛石壓頭和一徑角為 ，橫斷角為 的金剛石錐形壓頭，即：克努普金剛石壓頭(入下圖)。顯微硬度計和維氏硬度計所用的載荷分別為：1kg、2kg、3kg、5kg、10kg、20kg、30kg、50kg、100kg、120kg等，常用的為1kg、2kg、5kg、10kg、30kg、50kg。載荷的大小主要取決于試件的厚度。測試的*終硬度是通過壓痕單位面積上所能承受的載荷來表示的。將選定的固定實驗力(載荷)壓入試樣表面，并經(jīng)過規(guī)定的保持時間(保荷)，然后卸除實驗力(卸荷)后，在試樣表面殘留出一個底面為正方形的正四棱錐或克努普壓痕，通過測微目鏡測量其對角線的長度，得到壓痕的面積，顯微硬度值就是實驗力與壓痕表面積的比值。

　　上圖為正四棱錐金剛石壓頭

　　采用正四棱錐金剛石壓頭的計算公式如下：

　　式中：F=所施加的載荷，單位為N;

　　S=壓痕在試樣上的表面積;

　　， 為壓痕兩對角線長度;

　　HV=顯微維氏硬度值。

　　如下圖所示：

　　公式的推導(dǎo)：

　　則 ，式中：F單位：g;d單位：um。

　　φ角選擇136°是為了使維氏硬度得到一個成比例的并在較低硬度時與布氏硬度基本一致的硬度值。在布氏測試法臺規(guī)定0.25

　　上圖為克努普金剛石壓頭

　　采用克努普金剛石壓頭的計算公式如下：

　　此時壓痕的長對角線與短對角線的長度之比是7.11。硬度值為：

　　式中F單位：N

　　d 為長對角線，單位：mm

　　公式的推導(dǎo)：

　　式中：F單位：g;L單位：um。