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不是的。舉個例子：

• 面心立方結構的奧氏體和體心四方結構的馬氏體，前者堆垛密度更高，而後者的硬度完爆前者
• 類似的，體心立方的鐵素體和接近體心立方的馬氏體，前者和後者的堆垛密度差別不大，但是硬度被完爆
• 實際上高硬度的各種陶瓷堆垛密度通常是很低的

這是因為現有的幾種常用硬度測試手段都不可避免的涉及到塑性形變這個過程，因此不可避免的要涉及到位錯滑移、晶界滑動、孿晶形成等微觀過程。

以位錯為例（主要應用在金屬中），位錯滑移比較困難的金屬（位錯滑移能高）需要更大的力才能得到相同程度的形變數，反之，在相同載荷下壓頭壓入金屬的量就要小，硬度就高。典型例子就是馬氏體鋼。

從這個觀點來看，硬度與強度有著某種程度的關聯，比如通常認為位錯增值導致的硬化與強化之間有一個關係：

當然了，硬化機制和強化機制都很複雜，這個就是理想化情況......

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跑題了，我們拉回來。因為材料的複雜性，硬度是受結構和組織層面雙重支配的；結構方面比如位錯滑移能、堆垛方式、界面、各類缺陷等等。組織層面實際上帶來的影響就更大了（主要是人類對結構層面想有所作為比較困難，so sad），比如晶粒尺寸、彌散相、織構、析出物等等，比如大名鼎鼎的Hall Petch關係等。

而這二者實際上是一體兩面的，更微觀的結構相對宏觀的組織，實際上是相互交割的。比如位錯滑移實際上受堆垛方式支配，但是同時也會被組織層面的極大影響，比如第二相顆粒。

而題主的問題，可以理解為堆垛和化學鍵，只是結構層面眾多因素中的一種......對硬度肯定有影響但是無法決定硬度。

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以上僅針對金屬材料，非金屬還有別的影響因素，而且通常非金屬尤其是陶瓷的力學性能跟位錯關係要小一點

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硬度不是材料的內稟熟悉，它跟材料的微結構關係非常大。

你把一塊鋼燒紅了丟水裡快速冷卻，它的硬度會很大，即使被按在地板上瘋狂摩擦都不會有什麼劃痕。

同樣一塊鋼，燒紅了放在爐子里花幾個小時冷卻，卻會變得很軟，桌角上磕一下就是一個坑。

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2020-09-11

材料性質取決於原子間之幾何排列及原子間之內部鍵結型態。換言之，影響元素固體硬度的因素複雜多樣，不僅取決於元素化學鍵長度大小、強弱，也取決於原子間的排列組合方式。以排列方式來說，「四面體，tetrahedron」結構晶體的硬度最高，接下來依次為「六方最密堆積, hexagonal close-packed, HCP」、「體心立方, body-centered cubic, BCC」、「面心立方, face-centered cubic, FCC」等等，而原子層排列不規則的固體，其硬度往往是最低的。

目前，主流手機屏幕均採用的是康寧大猩猩玻璃，這種玻璃的硬度（莫氏硬度）約有 6.5，而大多數金屬的硬度僅有 5.5。這樣吧，我們先挑出硬度大於 6 的材料，再來討論他們的排列方式及內部鍵結型態。（註：這樣有個好處，可以直接排除硬度低於金屬的物質，包括為數最多的氣體及金屬。）從表 1 可以挑出非金屬材料的硬度大於 6 從高到低有：鑽石、硼化物、氮化物、碳化物、氮化物、硅化物等。

以鑽石和氮化硼為例，其超高硬度來自其長度很短的「共價鍵，covalent bond」，使組成原子緊密結合，在各個方向都很堅硬。尤其是鑽石中每一個碳原子和周圍臨近的 4 個碳原子彼此間以共價鍵鏈結，形成正四面體的網狀超穩固 結構，是造成鑽石超高硬度的主因。而元素周期表中 IV、V、VI 組元素、許多無機非金屬材料都是共價鍵結合。這是因為 IV-VI 族元素具有較強的電負性，它們束縛電子比較牢固，獲得電子的能力也強，最易形成共價鍵。IV 族元素是典型的共價晶體，它們按 C→Si→Ge→Sn→Pb 的順序，電負性不斷減弱，金剛石的電負性最大、共價性最強，Pb 的電負性最弱，已是金屬鍵結合，中間的 Si、Ge 是典型的半導體。

最硬的金屬是鉻（Cr），其墨氏硬度為 8.5。不過，「金屬間化合物，intermetallic compounds」也有比 Cr 更硬的，這通常是由共價鍵或部分金屬鍵與部分共價鍵結合而成的晶相，大多硬度高、脆性大，在合金中起強化相作用。Emilia Morosan 等（2016）發現將鈦與金以 3：1 配比製得的金屬 ，其硬度為鈦的三倍。

另外，排列方式也會隨著溫度而改變，某些同素異形體需在特殊的情況下，才能維持其安定性。舉例來說，鐵（iron）元素在 906℃ 以上會由 BCC 結構轉為 FCC 結構。

Ref.: Science Advances, 2016, 2(7): e1600319. | DOI: 10.1126/sciadv.1600319.

分類：科普 &>&>化學 &>&>結構

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從一般人的用詞到學科術語得有個過程。由於科學講究定量，很多定性相似的概念在定量的要求之下就要再作區分。普通人用普通辭彙問出的問題，上升到專業層面之後會歧化為N種不同的問題。

一般意義的「堅硬」，可以指向材料力學上的很多種量。

一般人自己去百度最容易找到的就是「硬度」的概念。但「硬度」的定義也是依賴不同的測試方法的，而且幾種常用硬度測試都使材料發生不可回復的形變，因為它們都是靠檢查壓痕來表徵硬度大小的。如果用硬度來表徵堅硬程度，那就是塑性形變的阻力越大的材料越硬，也就是說這是一個表徵塑性粘度（即能量耗散）的量。簡單地說，這樣定義的硬度，相當於從一塊黃油磚刮下來一層的費勁兒程度。本問題好幾個回答，涉及到位錯移動、金屬的熱處理等知識的，都是解釋這種「堅硬」的因素。但這其實和一般人心目中的「堅硬」所指稍有不同。

我們一般認為的「堅硬」一詞，應該可以用於這句話：一塊非常「堅硬」（且脆）的材料，拿它去做硬度測試，在力大到使材料破裂之前，都壓不出痕迹。這種情況中，我們無疑會認為這個材料是十分「堅硬」的，但它無法測出「硬度」來，這就是「硬度」這個量不好的地方。

所以，回答一般人問的「堅硬」，最好還是對應到楊氏模量的問題。如果這麼對應，原問題大致正確，只是需要再仔細解釋什麼叫做「緊密」。如果只是「密度大」，那還不一定。應該是把一個原子從一堆原子中挖出來需要做的功大，這才對。

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並不是，舉兩個很簡單的例子：

原子排列非常疏鬆但是很堅硬的材料——氣凝膠

氣凝膠的密度非常小，也就意味著在單位體積內只有很少的原子，原子層面非常疏鬆。雖然這東西看起來非常疏鬆，但是它的強度非常大，已經在航空航天這種對於材料的性能有著變態要求的地方有了相當多的應用。

原子排列相當緊密但是柔軟到液態的材料——水銀

作為一種液態金屬，水銀的密度比鐵還要大，也就是說把一個鐵球放在水銀裡面，鐵球會浮起來，單位體積內的原子數量是氣凝膠的幾百倍甚至是幾千倍。但是這東西沒有所謂的「硬度」。

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