金相學是研究各類金屬合金微觀結構的一門學科，其可更準確地定義為觀察和確定金屬合金中化學和原子結構、構成部分的空間分布、夾雜物或相位的科學學科。廣義來說，這些相同的原則可應用于任何材料的表征。

在顯示金屬的微觀結構特征時，可使用不同的技術手段。在明視場模式下使用入射光顯微技術進行大多數調查研究，而對于其他不太常見的反差技術，例如，暗場或微分干涉差 (DIC)，以及色彩（色調）蝕刻等技術，正在金相學應用領域擴大光學顯微鏡的使用范圍。

金屬材料許多重要的宏觀性質對微觀結構高度敏感。重要的機械性能，如抗拉強度或伸長率，以及其他熱學或電氣性質，與微觀結構直接相關。對微觀結構和宏觀性質之間的關系理解，在材料的開發和制造方面起著關鍵作用，是金相學的zui終目標。

正如迄今所知，金相學很大程度上要歸功于 19 世紀科學家亨利·克利夫頓·索爾所做的貢獻，他對謝菲爾德（英國）采用現代化技術制造的鋼鐵進行了開創性研究，突出了微觀結構和宏觀性質之間的密切。他在臨終前表示：“早期時，若發生鐵路事故，我會建議公司帶走鐵軌并使用顯微鏡檢查，正因這項建議，我曾被認為是處理此類問題的*人選。然而，目前這種措施已經變得非常普遍了…”

一、久遠卻重要

隨著顯微技術的新發展，以及近來借助于計算機，在過去百年中，金相學已成為科學和工業進步的寶貴工具。

金相學中，利用光學顯微鏡zui早確立的微觀結構和宏觀性質之間的相關性包括：
晶粒尺寸減少，屈服強度和硬度總體提高
各向異性的機械性能與伸長的晶粒及/或優選的晶粒取向
夾雜物含量增加，延展性總體下降
夾雜物含量和分布對疲勞裂紋擴展速率（金屬）及斷裂韌性參數（制陶業）的直接影響
故障起始位點與材料不均勻性或微觀結構特征的關聯，如第二相粒子

通過檢查和確定材料微觀結構的數量，可以更好地了解其性能。因此，在組件使用壽命內，金相學幾乎可用于所有階段：從zui初的材料開發到檢查、生產、制造過程控制，以及故障分析（如需）。金相學原理有助于確保產品的可靠性。

二、既定且直觀的方法

材料微觀結構的分析，有助于確定材料是否已正確處理，因而，在很多行業中，這通常是一個重要問題。適當的金相檢驗基本步驟包括：取樣、樣本制備（切片和切割、安裝、平面研磨、粗加工及拋光、蝕刻）、顯微觀察、數碼成像和記錄，以及通過體視學和圖像分析方法提取定量的數據。

金相分析的*步：取樣，這是任何后續研究成功的關鍵：待分析樣本必須為被評估的代表性材料。第二步也同樣重要，即正確制備金相樣本，沒有*的方式可以達到期望的結果。

金相歷來被描述為既是一門科學也是一門藝術，有此說法的原因是，用于顯示材料真實結構的經驗和直覺同樣重要，且不得引起重大的改變和損壞，以顯示并呈現可測量的特點。

蝕刻是zui可能產生變化的步驟，所以仔細選擇*的蝕刻成分，并控制蝕刻溫度和蝕刻時間，是獲取確定及可復驗結果的必要條件。需要多次的嘗試和錯誤的實驗方法，以便為該步驟找出*的參數。

三、不只是金屬

金屬及其合金在多種技術發展中仍發揮著突出作用，因為相比任何其他材料組，其提供的性質范圍更廣。標準化金屬材料的數量擴展至成千上萬，并且不斷增加，以滿足新的要求。

然而，隨著技術規范的演變，陶瓷、聚合物或天然材料已涵蓋于更廣泛的應用范圍，且金相學已經擴大至納入從電子產品到復合材料的新材料。術語“金相學”現已被更普遍的“材相學”所取代，用于處理陶瓷制品的“陶瓷相學”或聚合物的“塑性學”。

與金屬相反，高性能或設計制造的陶瓷制品具有較高的硬度值，即使其為易碎性質。其他的性能還包括，的高溫性能以及在惡劣環境下良好的耐磨損力、抗氧化或抗腐蝕性。但是，這些材料的所有優勢都會受到化學成分、雜質以及微觀結構的影響。

與金相制備相似，制備陶瓷樣品用于微觀結構研究需要多個步驟，但各步驟均要求精心挑選參數，并必須將其進行優化，確保其不僅適用于各類型陶瓷制品，同時也適用于特殊等級。這些材料固有的易碎性質使其在制備的各個步驟中，從切割刀zui終的拋光，可以用金剛石取代傳統的磨料。由于陶瓷制品的耐化學性，蝕刻是一項具有挑戰性的步驟。

四、超越明場

幾十年來，光學顯微鏡一直用于深入觀察材料的微觀結構。

明場 (BF) 照明是金相分析中zui常用的照明技術。在入射明場中，光路來自于光源，穿過物鏡透鏡，反射在樣本表面上，并通過物鏡返回，且zui終照射至目鏡或照相機，實現觀察的目的。由于大量入射光反射到物鏡透鏡上，導致平面上產生一個明亮的背景，而當入射光分散并以各種角度反射或甚至部分被吸收時，非平面上會顯得較暗，如裂紋、細孔、腐蝕的晶界或以明顯反射率為特征，再如表面上的沉淀物及第二相夾雜物等。

五、生活是多姿多彩的
微觀結構的自然色彩使用通常在金相應用領域中是非常有限的，但當利用某些光學方法時，色彩卻能夠反應出有用的信息，如偏振光或微分干涉差，或樣品制備方法，如色彩蝕刻。

徠卡偏光顯微鏡對于檢查鈦、鈹、鈾和鋯等非立方晶體結構金屬非常有用。遺憾的是，主要的商用合金（鐵、銅和鋁）對偏振光并不敏感，所以色彩或色調蝕刻提供了額外的方法，以便顯示并辨別微觀結構的特征。

迪合光電科技（上海）有限公司是LEICA光學儀器在江，浙，滬工業區域的總代理是以經營、開發、應用、服務于一體的上海自貿區技術企業，致力于為工業，電子制造業和科研領域用戶提供顯微光學檢測和自動影像測量，計量, 分析及過程控制等解決方案。本公司產品廣泛應用于：汽車電子，汽車零部件，鋼鐵行業，光電顯示制造,電子零件制造,精密部件加工、半導體晶圓測試、微納電子制造，科研高校等領域。