什么是金相学？金相学是研究各种金属合金微观结构的学科。它可以更精确地定义为观察和判断金属合金中晶粒、成分、夹杂物或相的化学和原子结构以及空间分布的学科。推而广之，这些相同的原理可以应用于任何材料的特征分析。
不同的技术被用来揭示金属的微观结构特征。大多数研究是在明场模式下使用反射光显微镜进行的，但其他不为大家所熟知的观察方式，如暗场或微分干涉和染色蚀刻的使用正在扩大光学显微镜在金相学中的应用范围。
金属材料的许多重要宏观性能对微观结构高度敏感。一些重要的机械性能，如抗拉强度或伸长率，以及其他热性能或电性能，与微观结构直接相关。了解显微组织与宏观性能之间的关系对材料的开发和制造起着关键作用，这些都是金相学的最终目标。
我们今天所了解的金相学在很大程度上归功于19世纪科学家Henry Clifton Sorby的贡献。他在谢菲尔德（英国）对钢铁现代制造工艺进行的开创性研究突显出了微观结构和宏观性能之间的紧密联系。他在临终前曾说过：“早年间如果发生了铁路事故，而我又建议公司把一根铁轨拿出来用显微镜进行检查，大家也许会认为我该去精神病院。但现在人们就是这样做调查的…”
古老但重要
近百年来，随着显微镜技术的新发展以及最近计算机技术的发展，金相学已经成为推动科学和工业进步的一个非常宝贵的工具。
利用光学显微镜在金相学中建立的微观结构和宏观性能之间的一些早期关联包括：
粒度下降普遍伴随屈服强度的提高
具有延伸晶粒和/或择优晶粒取向的各向异性力学性能
夹杂物含量提高时存在着塑性普遍降低的趋势
夹杂物含量和分布对疲劳裂纹扩展速率（金属）和断裂韧性参数（陶瓷）有直接影响
失效起始部位与材料不连续或微观结构特点之间存在着关联，例如第二相晶粒。
通过检查并量化材料的微观结构可以更好地了解材料的性能。因此，金相学几乎涉及零部件寿命的所有阶段内均有使用：从初期材料研发到检验、生产、制造工艺甚至所需的缺陷分析。金相学的原则就是要确保产品可靠性。
