La métallographie est la technique consistant à déterminer la structure d'un métal en l'observant avec un microscope optique. On peut déterminer ainsi, selon les cas :
- la taille et la forme des cristallite ;
- la répartition des phases ;
- la direction des lignes de glissement (intersection des plans de glissement avec la surface), dans le cas d'un échantillon déformé (voir les articles Déformation plastique et Dislocation).
L'observation simple d'un objet métallique ne donne pas de renseignement particulier hormis l'état de surface (aspérités, fissures). Pour avoir des informations sur la microstructure, il faut en général une soigneuse préparation :
- coupe de l'objet, afin que l'on puisse le mettre en place sur le microscope, mais aussi pour observer la structure à l'intérieur si nécessaire ;
- polissage soigneux : on cherche à observer des détails de l'ordre du micromètre (la limite physique due à la diffraction de la lumière étant d'environ 0,5 µm), il faut donc que les rayures soient plus petites ; en général, on utilise des papiers enduits de particules céramiques (sortes de papier de verre) en passant vers des grains de plus en plus fins, puis on utilise une pâte contenant des diamants microscopiques ; si les détails sont encore plus petits, on peut recourir à un polissage électrolytique (dissolution contrôlée de la surface) ;
- en général, une attaque pour révéler la structure, notamment les joints de grain : on utilise fréquemment des acides forts ou des réactions électrolytiques, dans des conditions telles que la réaction est plus rapide ou plus forte aux joints de grain (en raison de la tension superficielle).
Pour révéler la structure, on peut aussi utiliser une oxydation anodique : si la couche d'oxyde croît de manière différente selon l'orientation cristalline, on peut facilement distinguer les différents cristallites. On utilise aussi parfois un choc thermique pour provoquer des fissures entre les grains (rupture intergranulaire) visibles au microscope.