硬水中含有較多的可溶性鈣鎂化合物。工業(yè)硬水是管道中的鈣、鎂等礦物質(zhì)會(huì)否沉積的工業(yè)專有名詞，硬度越高，鈣質(zhì)越容易沉淀，造成水管、鍋爐等設(shè)備阻塞，由于設(shè)備維護(hù)的費(fèi)用日益增加，水的硬度已作為生產(chǎn)成本的判斷標(biāo)準(zhǔn)之一。

當(dāng)水在大氣中凝聚時(shí)，它與空氣中的二氧化碳反應(yīng)，形成了叫做碳酸的弱酸。該酸最終隨雨落到地上，然后流過土壤上部到達(dá)巖石層，碳酸溶解了石灰（碳酸鈣和碳酸鎂），中和，并同時(shí)變硬。一些地區(qū)的溶洞和溶洞附近的硬水就是這樣形成的。

硬水有暫時(shí)性及永久性之分，暫時(shí)硬水通常關(guān)系到鈣和鎂的碳酸鹽和碳酸氫鹽，這類結(jié)晶可長期存在水中，直到氣壓或溫度出現(xiàn)變化，使水份變成超飽和，造成沉淀物，附在熱表面或粗糙表面上，例如管道和熱交換器內(nèi)，即形成硬水垢；永久性硬水主要關(guān)系到硫酸鈣及硫酸鎂，是不會(huì)受到熱和氣壓變化影響，但如水份被蒸發(fā)，依然會(huì)留下并形成硬水垢。