金相學(xué)是研究所有類型金屬合金微觀結(jié)構(gòu)的學(xué)科，它可以更精確地定義為觀察和確定金屬合金中晶粒、成分、夾雜物或相的化學(xué)和原子結(jié)構(gòu)以及空間分布的科學(xué)學(xué)科。通過擴(kuò)展，這些相同的原理可以應(yīng)用于任何材料的表征。

　　不同的技術(shù)被用來揭示金屬的微觀結(jié)構(gòu)特征。大多數(shù)研究都是在明場模式下用入射光顯微鏡進(jìn)行的，但其他不太常見的對比技術(shù)，如暗場或微分干涉對比(DIC)，以及彩色(淡色)蝕刻的使用，正在擴(kuò)大金相應(yīng)用的光學(xué)顯微鏡范圍。

　　金屬材料的許多重要宏觀性能對微觀結(jié)構(gòu)高度敏感。關(guān)鍵的機(jī)械性能，如抗拉強(qiáng)度或伸長率，以及其他熱或電性能，與微觀結(jié)構(gòu)直接相關(guān)。理解微觀結(jié)構(gòu)和宏觀性能之間的關(guān)系在材料的開發(fā)和制造中起著關(guān)鍵作用，是金相學(xué)的最終目標(biāo)。

　　正如我們今天所知，金相學(xué)在很大程度上歸功于19世紀(jì)科學(xué)家亨利·克利夫頓·索比的貢獻(xiàn)。他在謝菲爾德(英國)對現(xiàn)代工業(yè)鋼鐵的開創(chuàng)性工作突顯了微觀結(jié)構(gòu)和宏觀性能之間的密切聯(lián)系。正如他在生命即將結(jié)束時所說：“在那些早期，如果發(fā)生了鐵路事故，我建議公司應(yīng)該拿起一根鐵軌，用顯微鏡檢查我會被視為一個適合被送往精神病院的人。但這就是現(xiàn)在正在做的。"

　　古老但充滿活力

　　隨著顯微鏡技術(shù)的新發(fā)展，以及最近在計算機(jī)的幫助下，金相學(xué)在過去的一百年里一直是科學(xué)和工業(yè)進(jìn)步的寶貴工具。

　　使用光學(xué)顯微鏡在金相學(xué)中建立的微觀結(jié)構(gòu)和宏觀性能之間的一些最早的相關(guān)性包括：

　　隨著晶粒尺寸的減小，屈服強(qiáng)度和硬度普遍增加

　　具有細(xì)長晶粒和/或優(yōu)選晶粒取向的各向異性力學(xué)性能

　　隨著夾雜物含量的增加，延展性總體呈下降趨勢

　　夾雜物含量和分布對疲勞裂紋擴(kuò)展速率(金屬)和斷裂韌性參數(shù)(陶瓷)的直接影響

　　失效起始位置與材料不連續(xù)性或微觀結(jié)構(gòu)特征(如第二相粒子)的關(guān)聯(lián)