Celem badań metalograficznych jest: Analiza budowy wewn metali i stopów. Określenie ilości, rodzaju i stopnia nasilenia wtrąceń niemetalicznych: Pomiar wielkości ziaren składników strukturalnych. Pomiar grubości warstw powierzchniowych (odwęglanie, obróbka cieplno-chemiczna). Stwierdzenie obecności wad mikrostruktury (mikropęknięcia, pory). Ujawnianie i badanie błędów strukturalnych (dyslokacje, błędy ułożenia): Analiza fazowa poszczególnych składników strukturalnych oraz określenie ich wzajemnej orientacji krystalograficznej, Faktografia, badanie powierzchni przełomów. Poznanie charakteru uszkodzeń po eksploatacji zniszczonych części maszyn. Zgład metalograficzny - pobrana poprzecznie, podłużnie lub skośnie względem osi przedmiotu i odpowiednio przygotowana próbka do badań mikroskopowych zgodnie z normą. W cyklu przygotowań wyróżniamy wycinanie, szlifowanie, polerowanie, trawienie. Mikroskop składa się z: obiektywu i okularu, oświetlacza, stolika przedmiotowego, korpusu, urządzenia do rejestracji fotograficznej. Jakość obrazu mikroskopowego zależy przede wszystkim od stopnia korekcji podstawowych wad odwzorowania optycznego, takich jak aberracja sferyczna i chromatyczna. Aberracja sferyczna - zjawisko zachodzące wtedy, gdy promienie przechodzące przez różne strefy soczewki dochodzą do różnych ognisk. Promienie bliskie osi optycznej są mniej załamywane i dochodzą do ogniska leżącego dalej od soczewki niż ognisko dla promieni brzegowych. Aberracja chromatyczna - zjawisko różnego załamywania przechodzących przez soczewkę promieni o różnych długości fali. największemu załamaniu ulegają promienie o długości fali odpowiadającej barwie fioletowej, a najmniejszemu promienie o długości fali odpowiadającej barwie czerwonej. Obiektyw - ukł optycznym złożonym z szeregu soczewek osadzonych w jednej metalowej obudowie. Okular - ukł optyczny, który powiększa obraz pośredni próbki utworzony przez obiektyw i przekazuje go do oka obserwatora.
Apertura numeryczna obiektywu nazywamy wielkość: A=n*sinβ/2. n - współczynnik załamania światła wypełniającego przestrzeń między obserwowanym przedmiotem a obiektywem. β - kąt rozwarcia obiektywu. Zdolność rozdzielcza obiektywu jest najmniejszą odległością dwóch punktów preparatu oddzielnie widocznych na obrazie i jest określona zależnością: d = λ / n*sinβ/2. Powiększenie całkowite mikroskopu: Pm=Pob.*Pok.= L/fob. * 250/fok.. L - optyczna długość tubusu tj. odległość między sąsiednimi ogniskami Fob i Fok. fob. - ogniskowa obiektywu. 250 - umowna odległość dobrego widzenia dla oka. fok. - ogniskowa okularu. Rodzaje mikroskopów elektronowych: Mikroskop prześwietleniowy (TEM) - wiązka elektronów przenika przez cienki badany preparat. Mikroskop odbiciowy (SEM) - część elektronów wiązki padającej zostaje wstecznie rozproszona z powierzchniowej warstwy grubej próbki. Szlifowanie - Szlifowanie ręczne lub mechaniczne realizuje się drogą usuwania powierzchni próbki przy kolejnym przechodzeniu do coraz drobniejszych materiałów ściernych (wodoodporne papiery ścierne ze ścierniwem karborundowym, ściernice szlifierskie karborundowe lub elektrokarborundowe, pasty diamentowe). Polerowanie - ma na celu wygładzenie powierzchni zgładu aż do otrzymania lustrzanej płaszczyzny, do polerowania używa się wodnych zawiesin środków polerskich (tlenek glinu, chromu, żelaza, magnezu). Trawienie - w celu ujawnienia struktury powierzchnie wypolerowanych próbek trawi się chemicznie lub elektrolitycznie, najczęściej w wodnych lub alkoholowych roztworach kwasów, zasad, soli. Proces trawienia polega również na zmiennym zabarwianiu różnych faz w wyniku reakcji odczynniki z powierzchnią zgładu i osadzeniu się na polach wytrawionych produktów reakcji.