晶粒度测定：测量金属材料内部晶粒的平均尺寸，是评价材料力学性能（如强度、韧性）的关键指标。
相组成与相比例分析：识别材料中存在的不同相（如铁素体、奥氏体、渗碳体等），并定量或半定量分析各相的体积分数。
非金属夹杂物评定：检测钢中氧化物、硫化物等非金属夹杂物的类型、大小、形态及分布，评估其对材料性能的危害。
显微硬度测试：在微观尺度上测量材料特定相或区域的硬度，反映其局部力学性能。
石墨形态与大小分析：针对铸铁材料，分析石墨的形态（球状、片状、蠕虫状等）、长度和分布，决定铸铁的性能。
析出相分析：观察和分析从基体中析出的第二相颗粒的形貌、尺寸和分布，对铝合金、高温合金等尤为重要。
带状组织评定：评估钢材中因偏析造成的铁素体和珠光体呈带状交替分布的组织，影响材料的各向异性。
脱碳层/渗碳层深度测量：测量钢材表面因热处理导致的碳含量变化层深度，关乎零件的表面性能与疲劳寿命。
焊接接头微观组织分析：分析焊缝区、热影响区及母材的组织差异，评价焊接工艺的合理性与接头性能。
晶界特征分析：观察晶界的形态、分布，以及晶界上析出相或杂质元素偏聚情况。
各类钢铁材料：包括碳钢、合金钢、不锈钢、工具钢等，分析其热处理后的组织状态。
有色金属及合金：如铝合金、铜合金、钛合金、镁合金的铸态、变形及热处理组织。
粉末冶金制品：检测烧结制品的孔隙度、颗粒结合情况以及相分布。
铸造合金：分析铸件的凝固组织，如枝晶形态、偏析、缩松等铸造缺陷。
表面处理层：如渗氮层、渗硼层、涂层、镀层等的截面微观结构与厚度。
失效分析试样：对断裂、磨损、腐蚀等失效零件进行微观组织溯源，查找失效原因。
复合材料：观察增强相（纤维、颗粒）在基体中的分布及界面结合情况。
半导体材料：用于观察晶格缺陷、外延层厚度及界面状态（需配合特殊制样）。
地质矿物样品：分析矿石的矿物组成、结构构造，在岩相学中应用广泛。
生物硬组织：如骨骼、牙齿的微观结构观察，属于生物材料范畴。
取样与切割：使用线切割、砂轮切割等方法从工件上截取具有代表性的试样。
镶嵌：对形状不规则或微小试样采用热压或冷镶嵌法将其包埋固定，便于后续磨抛。
磨光与抛光：依次使用由粗到细的金相砂纸磨光，再使用抛光剂在抛光机上获得镜面表面。
化学侵蚀：使用特定的化学试剂（如硝酸酒精溶液、苦味酸等）腐蚀试样表面，使晶界和相界显现。
电解抛光与侵蚀：对不易化学侵蚀的材料（如不锈钢、钛合金）采用电解方式获得平整表面或显示组织。
光学显微术：利用金相显微镜在明场、暗场、偏光等模式下观察组织形貌，是最基础的方法。
图像分析技术：通过专业软件对金相图像进行定量测量，如晶粒度、相面积分数等。
显微硬度压痕法：在显微镜定位下，用微小压头在特定微区打硬度，结合组织观察。
现场复型技术：对不能破坏的大型工件，使用醋酸纤维素薄膜复制其表面组织，带回实验室观察。
彩色金相技术：通过热染、化学镀膜或干涉膜法使不同相呈现不同颜色，提高衬度，便于区分。
金相切割机：用于试样的初步截取，通常配备冷却系统以防止组织因过热而改变。
镶嵌机：分为热镶嵌机和冷镶嵌机，将试样包埋在塑料或树脂中形成标准样块。
自动磨抛机：可编程控制压力和转速，自动完成从粗磨到精抛的全过程，保证制样一致性。
金相显微镜：核心观察设备，配有不同倍率的物镜和目镜，以及数码摄像系统用于拍照。
体视显微镜：又称立体显微镜，用于低倍数观察试样宏观形貌或进行取样定位。
显微硬度计：配备金刚石压头（维氏或努氏），可在显微镜下对微小区域进行精确硬度测试。
图像分析系统：由高分辨率摄像头、计算机及专业分析软件组成，用于金相图像的定量测量。
电解抛光/侵蚀仪：提供可调的电压和电流，用于特定材料的无变形抛光或组织显示。
扫描电子显微镜：具有更高的放大倍数和景深，用于观察更细微的组织结构，并可进行能谱分析。
清洁与干燥设备：包括超声波清洗机和吹风机，用于彻底清除试样表面的抛光残留物并快速干燥。
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