水中钙镁离子的存在是当水温变化时形成水垢的主要原因。目前在国内常用的软化水设备主要有手动式、国产组合式、进口多路阀式几种，其中进口多路阀式软化水是目前市场上的主要产品，这种设备以进口的多路阀及控制器为核心，配用国产的树脂罐、盐箱、管道等材料构成全自动软化水设备。
    普通的水中含有多种可溶解的化合物，有些物质的溶解度随着温度的变化有较明显的变化，其中的碳酸钙、碳酸镁类的物质，其溶解度随着温度的升高 而下降。当温度升高时，原来溶解于水中的碳酸钙、碳酸镁析出形成沉淀物，这些沉淀物可以是以絮状、粉末状，或沉积在容器、管道表面，形成水垢。
　　用来衡量钙镁离子总量的指标是硬度，总的说来，水的硬度主要由钙（Ca2 +）、镁（Mg2+）离子构成的，其具体指标是同类离子折合为碳酸钙来计时的数值，目前标准单位是mmol/L（毫摩尔每升）。传统的单位有mgN/L （毫克当量每升）、德国度、美制（英制）等，目前在国内常用的硬度单位是mg/L（毫克每升）、mmol/L（毫摩尔每升）、mgN/L（毫克当量每 升），偶尔会有用户使用德国度，用德国度除以2.8即可换算为国标的数值mmol/L（毫摩尔每升），如果采用美制的Grain/Gallon（格令每加 仑），需要对单位进行多次算换，此处不细讲。
　　钙镁离子含量较多的水称为硬水，钙镁离子含量较少的水称为软水。硬水与软水只是通俗上的叫法，并没有标准的量的概念，在实际中，行内一般把硬度低于3mmol/L的水称为较软的水，3-6称为普通水，6-8称为较硬的水，10以上称为高硬水。（工业上采用截然不同的标准，工业上一般只有硬度<1的水称作软水，1-10之间都经常笼统地称为硬水，硬度>10的水也多称为高硬水）
　　由于水垢的沉积对人们的生活及生产均有很明显的影响，所以生产用水和生活用水均对硬度指标有一定的要求,特别是锅炉用水中若含有硬度盐类，会在锅炉 受热面上生成水垢，从而降低锅炉热效率、增大燃料消耗，甚至因金属壁面局部过热而损伤部件、引起爆炸。因此对于低压锅炉要进行水的软化处理；对于中、高压锅炉要进行水的软化与脱盐处理。
　　采用某种方法降低水的硬度的过程叫做“软化”（一般是指采用设备），相应的设备叫“软水器”（或叫“软水机、软化器”等）。
    根据实际使用经验及特点，在工业锅炉及工业生产中常用的方式是离子交换法（目前基本上是标准设备），普通情况下所说的“软水器”一般均指这种设备。