金相學是研究所有類型金屬合金微觀結構的學科，它可以更精確地定義為觀察和確定金屬合金中晶粒、成分、夾雜物或相的化學和原子結構以及空間分布的科學學科。通過擴展，這些相同的原理可以應用于任何材料的表征。

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

　　金屬材料的許多重要宏觀性能對微觀結構高度敏感。關鍵的機械性能，如抗拉強度或伸長率，以及其他熱或電性能，與微觀結構直接相關。理解微觀結構和宏觀性能之間的關系在材料的開發和制造中起著關鍵作用，是金相學的最終目標。

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

　　古老但充滿活力

　　隨著顯微鏡技術的新發展，以及最近在計算機的幫助下，金相學在過去的一百年里一直是科學和工業進步的寶貴工具。

　　使用光學顯微鏡在金相學中建立的微觀結構和宏觀性能之間的一些最早的相關性包括：

　　隨著晶粒尺寸的減小，屈服強度和硬度普遍增加

　　具有細長晶粒和/或優選晶粒取向的各向異性力學性能

　　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展速率(金屬)和斷裂韌性參數(陶瓷)的直接影響

　　失效起始位置與材料不連續性或微觀結構特征(如第二相粒子)的關聯