二硫化钨（WS₂）的硬度较低，是其作为固体润滑剂的重要特性之一。具体而言，其维氏硬度（Vickers Hardness, HV）通常在20-30之间，这一数值通过微小负载（例如10-50 g）的维氏硬度测试获得。由于WS₂具有六方层状结构，层内由强共价键连接钨和硫原子，而层间仅靠弱范德瓦尔斯力维系，这种结构使其在受力时易发生层间滑动，导致整体硬度偏低。这一特性与二硫化钼（MoS₂，HV约20-25）相似，但远低于金属（如钢，HV约200）或陶瓷（如氧化铝，HV约1500）。
WS₂的硬度因形态和制备方式有所差异。例如，块体WS₂的硬度接近上述范围，而纳米结构（如富勒烯状WS₂颗粒）由于曲率增强，可能达到50 HV。纳米压痕测试显示，WS₂薄膜的杨氏模量约为10-20 GPa，表明其在微观尺度下仍具柔软性。合成方法也影响硬度：水热法合成的WS₂可能因缺陷或孔隙率较高而硬度稍低，而经过高温退火的样品晶体更完善，硬度略有提升。
温度对硬度的影响在空气中510°C以下较小，因WS₂保持固态结构稳定；但若超过510°C氧化为三氧化钨（WO₃），硬度会显著升至约500 HV，性质完全改变。相比钨金属（HV约400），WS₂的低硬度反映了硫原子的引入降低了材料的刚性，但这正是其润滑性能的基础——软性使其能填充表面微小缺陷，减少摩擦。
在应用中，低硬度限制了WS₂作为独立结构材料的使用，但使其在润滑剂、涂层或复合材料中表现出色。通常需搭配硬质基材（如钢）以提供支撑。硬度测试需注意避免基材效应，尤其在薄膜样品中，确保结果反映WS₂本身特性。
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