金相學(xué)(metallography)是主要依據(jù)顯微鏡技術(shù)研究金屬材料的宏觀、微觀組織形成 和變化規(guī)律及其與成分和性能之間關(guān)系的實(shí)驗(yàn)學(xué)。它講述的內(nèi)容是金屬與合金組織結(jié) 構(gòu)以及它們與物理、化學(xué)和力學(xué)性能之間的關(guān)系，所說的組織是指構(gòu)成金屬或合金各組織 組成物的直觀形貌，所說的結(jié)構(gòu)是指金屬或合金中原子排列的特征。然而，影響組織和結(jié)構(gòu)變化的條件甚多，諸如溫度、加工變形、澆注情況以及化學(xué)成分等，金相學(xué)就是研究金 屬材料在這些變化過程中組織和結(jié)構(gòu)變化規(guī)律及其與性能之間的關(guān)系。研究材料微觀組織結(jié)構(gòu)主要借助于光學(xué)金相顯微術(shù)和電子顯微術(shù)，這兩部分都?xì)w納入金相學(xué)的研究范疇。

光學(xué)金相(optical metallography)利用光學(xué)金相顯微鏡對(duì)金屬或合金的宏觀和微觀顯 微組織進(jìn)行分析測(cè)定，以得到各種組織的尺寸、數(shù)量、形態(tài)及分布特征的方法⑴。

電子顯微術(shù)(electron microscope)是利用各種電子顯微鏡觀察、研究和檢驗(yàn)材料微觀 特征和斷裂形態(tài)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)。其分辨率或放大倍數(shù)明顯優(yōu)于光學(xué)顯微鏡。

19世紀(jì)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(guī)則分布（魏氏組織），預(yù)告金相學(xué)即將誕。

1863年英國科學(xué)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(duì)鋼的淬火和回火作了初步探討。他不僅首創(chuàng)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(rèn)識(shí)研究金屬微觀世界的大門，而且還進(jìn)一步完善了金相 拋光技術(shù)，使金相學(xué)基本形成。

金相學(xué)發(fā)展到20世紀(jì)中葉已基本成熟，不僅有了金相 學(xué)的專著和學(xué)報(bào)，在大學(xué)設(shè)立了金相學(xué)這門課程，在冶金廠及機(jī)械廠普遍建立了金相實(shí)驗(yàn) 室，金相學(xué)也逐步發(fā)展成金屬學(xué)、物理冶金和材料科學(xué)。

目前，金相學(xué)習(xí)慣上已只取其狹義，主要指借助光學(xué)（金相）顯微鏡、放大鏡和體視 顯微鏡等對(duì)材料顯微組織、低倍組織和斷口組織等進(jìn)行分析研究和表征的材料學(xué)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(zhǔn)備和取樣方法。其觀測(cè)研究的材料組織結(jié)構(gòu)的代表性尺度范圍為10-9~10-2m數(shù)量級(jí)，主 要反映和表征構(gòu)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(cuò)）的數(shù)量、形貌、大小、分布、取向、空間排布狀態(tài)等。

隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，新材料層出不窮，金相學(xué)的范疇也已不限于金屬與合金，逐漸 滲透到無機(jī)非金屬材料、礦物、有機(jī)高分子等，其研究范疇不斷擴(kuò)大，已滲透到其他材料 領(lǐng)域。但是以顯微鏡為主要研究手段的金相學(xué)其進(jìn)一步發(fā)展仍有一定的局限性，受顯微鏡 分辨率不高的限制，對(duì)金屬與合金的顯微組織的認(rèn)識(shí)仍停留在微米的數(shù)量級(jí)，尚不能洞悉 更深層次結(jié)構(gòu)的奧秘，更不用說原子尺度的超微結(jié)構(gòu)了。在20世紀(jì)30年代發(fā)明了電子顯 微鏡，人們對(duì)金屬與合金的顯微組織的認(rèn)識(shí)從微米級(jí)到納米。然而，光學(xué)金相顯微技 術(shù)仍是研究材料微觀組織最基本、最常用、最易行有效的技術(shù)，也是一門實(shí)用性很強(qiáng)的技 術(shù)學(xué)科。它是提高材料內(nèi)在質(zhì)量的重要手段，在新材料、新工藝、新產(chǎn)品的研究開發(fā)和產(chǎn) 品檢驗(yàn)、失效分析、優(yōu)化工藝等方面應(yīng)用最廣。尤其是近幾年我國已躍居世界制造大國, 但遠(yuǎn)非制造強(qiáng)國，要提高制造業(yè)水平，必須掌握材料顯微分析技術(shù)，為提高產(chǎn)品質(zhì)量提供 理論基礎(chǔ)與技術(shù)支持。