我們都知道,普通的水中含有多種可溶解的化合物，有些物質的溶解度隨著溫度的變化有較明顯的變化，其中的碳酸鈣、碳酸鎂類的物質，其溶解度隨著溫度的升高 而下降。當溫度升高時，原來溶解于水中的碳酸鈣、碳酸鎂析出形成沉淀物，這些沉淀物可以是以絮狀、粉末狀，或沉積在容器、管道表面，形成水垢。
用來衡量鈣鎂離子總量的指標是硬度，總的說來，水的硬度主要由鈣(Ca2 +)、鎂(Mg2+)離子構成的，其具體指標是同類離子折合為碳酸鈣來計時的數值，目前標準單位是mmol/L(毫摩爾每升)。傳統(tǒng)的單位有mgN/L (毫克當量每升)、德國度、美制(英制)等，目前在國內常用的硬度單位是mg/L(毫克每升)、mmol/L(毫摩爾每升)、mgN/L(毫克當量每 升)，偶爾會有用戶使用德國度，用德國度除以2.8即可換算為國標的數值mmol/L(毫摩爾每升)，如果采用美制的Grain/Gallon(格令每加 侖)，需要對單位進行多次算換，此處不細講。
鈣鎂離子含量較多的水稱為硬水，鈣鎂離子含量較少的水稱為軟水。硬水與軟水只是通俗上的叫法，并沒有標準的量的概念，在生活 中，行內一般把硬度低于3mmol/L的水稱為較軟的水，3-6稱為普通水，6-8稱為較硬的水，10以上稱為高硬水。
(工業(yè)上采用截然不同的標準，工業(yè)上一般只有硬度<1的水稱作軟水，1-10之間都經常籠統(tǒng)地稱為硬水，硬度>10的水也多稱為高硬水)
北京地區(qū)的普通情況是(以市政供水及常見自備井為例)：
城中、城北、城西(五環(huán)以內)地區(qū)：大部分地區(qū)硬度在6-8之間；
城東北部(水源較好的使館及周邊地區(qū))：硬度多在4-6之間；
城南(南三環(huán)以南)、城西南：硬度約在8-12間，部分地區(qū)硬度為10-15左右；
周邊地區(qū)：南部、西部、北部山區(qū)硬度較高,多數在8以上；
東部及北部非山區(qū)多數在6-9之間。
(上述只是大概情況，清華曾有個自備井，硬度高達15之多)
為什么要軟化?
由于水垢的沉積對人們的生活及生產均有很明顯的影響，所以生產用水和生活用水均對硬度指標有一定的要求,特別是鍋爐用水中若含有硬度鹽類，會在鍋爐 受熱面上生成水垢，從而降低鍋爐熱效率、增大燃料消耗，甚至因金屬壁面局部過熱而損傷部件、引起爆炸。因此對于低壓鍋爐要進行水的軟化處理；對于中、高壓 鍋爐要進行水的軟化與脫鹽處理。
采用某種方法降低水的硬度的過程叫做“軟化”(一般是指采用設備)，相應的設備叫“軟水器”(或叫“軟水機、軟化器”等)。
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