什么是金相學(xué)？金相學(xué)是研究各種金屬合金微觀結(jié)構(gòu)的學(xué)科。它可以更精確地定義為觀察和判斷金屬合金中晶粒、成分、夾雜物或相的化學(xué)和原子結(jié)構(gòu)以及空間分布的學(xué)科。推而廣之，這些相同的原理可以應(yīng)用于任何材料的特征分析。
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)研究是在明場模式下使用反射光顯微鏡進行的，但其他不為大家所熟知的觀察方式，如暗場或微分干涉和染色蝕刻的使用正在擴大光學(xué)顯微鏡在金相學(xué)中的應(yīng)用范圍。
金屬材料的許多重要宏觀性能對微觀結(jié)構(gòu)高度敏感。一些重要的機械性能，如抗拉強度或伸長率，以及其他熱性能或電性能，與微觀結(jié)構(gòu)直接相關(guān)。了解顯微組織與宏觀性能之間的關(guān)系對材料的開發(fā)和制造起著關(guān)鍵作用，這些都是金相學(xué)的最終目標(biāo)。
我們今天所了解的金相學(xué)在很大程度上歸功于19世紀(jì)科學(xué)家Henry Clifton Sorby的貢獻。他在謝菲爾德（英國）對鋼鐵現(xiàn)代制造工藝進行的開創(chuàng)性研究突顯出了微觀結(jié)構(gòu)和宏觀性能之間的緊密聯(lián)系。他在臨終前曾說過：“早年間如果發(fā)生了鐵路事故，而我又建議公司把一根鐵軌拿出來用顯微鏡進行檢查，大家也許會認(rèn)為我該去精神病院。但現(xiàn)在人們就是這樣做調(diào)查的…”
古老但重要
近百年來，隨著顯微鏡技術(shù)的新發(fā)展以及最近計算機技術(shù)的發(fā)展，金相學(xué)已經(jīng)成為推動科學(xué)和工業(yè)進步的一個非常寶貴的工具。
利用光學(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早期關(guān)聯(lián)包括：
粒度下降普遍伴隨屈服強度的提高
具有延伸晶粒和/或擇優(yōu)晶粒取向的各向異性力學(xué)性能
夾雜物含量提高時存在著塑性普遍降低的趨勢
夾雜物含量和分布對疲勞裂紋擴展速率（金屬）和斷裂韌性參數(shù)（陶瓷）有直接影響
失效起始部位與材料不連續(xù)或微觀結(jié)構(gòu)特點之間存在著關(guān)聯(lián)，例如第二相晶粒。
通過檢查并量化材料的微觀結(jié)構(gòu)可以更好地了解材料的性能。因此，金相學(xué)幾乎涉及零部件壽命的所有階段內(nèi)均有使用：從初期材料研發(fā)到檢驗、生產(chǎn)、制造工藝甚至所需的缺陷分析。金相學(xué)的原則就是要確保產(chǎn)品可靠性。
