熱處理后的硬度檢測，是硬度計的主要應用場景。各種汽車零部件及機械零件等經過熱處理后，來提高零件的強度和耐磨性，很多情況下，是通過檢測熱處理后的硬度來確定其熱處理效果。

超聲波硬度計在熱處理中主要應用是淬火和氮化滲碳的硬度測量。

在淬火硬度測量中：零件淬火后，會獲得更好的機械性能，所以很多機械零件，都要經過淬火處理。為了檢測淬火的效果，需要對零件進行硬度檢測，有些小的零件，可以直接用洛氏硬度計進行檢測，但很多大型工件，因太重太大，比如火車車輪，車輛底盤等，無法放在洛式硬度計上進行測量，只能用便攜式硬度計在現場測試硬度，還有一些形狀比較復雜的零件，比如齒輪、曲軸等，也只能用便攜式硬度計進行測量，這時候用超聲波硬度計就很方便了。另外，軸承、支承、各種氣它汽車零部件等，熱處理后也都可以采用超聲波硬度計進行測量，方便又準確。

對于氮化和滲碳的硬度測量，超聲波硬度計有它的優勢:它是一款可以測量氮化層硬度的便攜式硬度計，操作簡單方便。工件經過氮化或滲碳處理后，表面滲層（硬化層）較薄，一般厚度在0.2~0.5mm之間，用其它便攜式硬度計測量時會擊穿表面滲層，導致測量不準，但超聲波硬度計采用超聲原理，測量時載荷小且沒有動態沖擊力，不會擊穿滲層，能夠準確測量表面硬度，非常適合用于氮化和滲碳的硬度測量。