金相學(metallography)是主要依據顯微鏡技術研究金屬材料的宏觀、微觀組織形成 和變化規律及其與成分和性能之間關系的實驗學。它講述的內容是金屬與合金組織結 構以及它們與物理、化學和力學性能之間的關系，所說的組織是指構成金屬或合金各組織 組成物的直觀形貌，所說的結構是指金屬或合金中原子排列的特征。然而，影響組織和結構變化的條件甚多，諸如溫度、加工變形、澆注情況以及化學成分等，金相學就是研究金 屬材料在這些變化過程中組織和結構變化規律及其與性能之間的關系。研究材料微觀組織結構主要借助于光學金相顯微術和電子顯微術，這兩部分都歸納入金相學的研究范疇。

光學金相(optical metallography)利用光學金相顯微鏡對金屬或合金的宏觀和微觀顯 微組織進行分析測定，以得到各種組織的尺寸、數量、形態及分布特征的方法⑴。

電子顯微術(electron microscope)是利用各種電子顯微鏡觀察、研究和檢驗材料微觀 特征和斷裂形態的實驗技術。其分辨率或放大倍數明顯優于光學顯微鏡。

19世紀初Widmanstatten用硝酸水溶液腐刻鐵隕石切片，觀察到片狀Fe-Ni奧氏體的 規則分布（魏氏組織），預告金相學即將誕。

1863年英國科學家索比（Henry Clifton Sorby）采用反射式顯微鏡觀察拋光腐蝕的鋼鐵試樣，不但看到了珠光體中的滲碳體和鐵 素體片狀組織，還對鋼的淬火和回火作了初步探討。他不僅首創了在顯微鏡下觀察金屬材 料微觀形貌的方法，打開了人類認識研究金屬微觀世界的大門，而且還進一步完善了金相 拋光技術，使金相學基本形成。

金相學發展到20世紀中葉已基本成熟，不僅有了金相 學的專著和學報，在大學設立了金相學這門課程，在冶金廠及機械廠普遍建立了金相實驗 室，金相學也逐步發展成金屬學、物理冶金和材料科學。

目前，金相學習慣上已只取其狹義，主要指借助光學（金相）顯微鏡、放大鏡和體視 顯微鏡等對材料顯微組織、低倍組織和斷口組織等進行分析研究和表征的材料學科分支， 既包含材料三維顯微組織的成像（imaging）及其定性、定量表征，亦包含必要的樣品制備、 準備和取樣方法。其觀測研究的材料組織結構的代表性尺度范圍為10-9~10-2m數量級，主 要反映和表征構成材料的相和組織組成物、晶粒（亦包括可能存在的亞晶）、非金屬夾雜物 乃至某些晶體缺陷（例如位錯）的數量、形貌、大小、分布、取向、空間排布狀態等。

隨著現代技術的發展，新材料層出不窮，金相學的范疇也已不限于金屬與合金，逐漸 滲透到無機非金屬材料、礦物、有機高分子等，其研究范疇不斷擴大，已滲透到其他材料 領域。但是以顯微鏡為主要研究手段的金相學其進一步發展仍有一定的局限性，受顯微鏡 分辨率不高的限制，對金屬與合金的顯微組織的認識仍停留在微米的數量級，尚不能洞悉 更深層次結構的奧秘，更不用說原子尺度的超微結構了。在20世紀30年代發明了電子顯 微鏡，人們對金屬與合金的顯微組織的認識從微米級到納米。然而，光學金相顯微技 術仍是研究材料微觀組織最基本、最常用、最易行有效的技術，也是一門實用性很強的技 術學科。它是提高材料內在質量的重要手段，在新材料、新工藝、新產品的研究開發和產 品檢驗、失效分析、優化工藝等方面應用最廣。尤其是近幾年我國已躍居世界制造大國, 但遠非制造強國，要提高制造業水平，必須掌握材料顯微分析技術，為提高產品質量提供 理論基礎與技術支持。