金属学是关于金属材料—金属和合金的科学，它的中心内容是研究金属和合金的成分、结构、组织和性能，以及它们之问的相互关系和变化规律，目的在于利用这些关系和规律来指导科学研究和生产实践，以便更充分有效地发挥现有金属材料的潜力，并进而创制新的金属材料。金属学荃本上是一门应用科学，也是一门偏重于实验的科学。
　　金属学的研究方法可分为实验和理论两个方面。
　　分析成分、测定结构、观察和鉴别组织、测试性能以及从动力学方面分析结构和组织的形成和变化，应是金属学的基本实验内容。X射线分析法、光学显微镜(以下简称光镜)分析法、电子显微镜和电子探针等技术以及各种测试力学、电磁学、热学和化学性能的实验技术等，则是进行金属学试验的重要方法和手段。
　　研究组织的最简单的方法是肉眼观察，这种方法称为宏观分析法，它能分辨出金属和合金的低倍组织—材料在宏观范围内的化学和物理的不均匀性.如铸件的偏析、气孔、疏松、裂纹、晶带、压力加工所造成的流线，经化学热处理后的渗碳层、断口的形式(韧断或脆断)等。宏观分析作为一种检查产品或半成品质量的方法，广泛应用于生产上。观察细微组织可借助于光学显微镜。在光学显微镜下观察到的组织，一般称为显微组织。光学显微镜由于受光波长的限制，分辨率约为1.5x10(-7)cm，有效放大倍数小于1500倍。观察更细微组织，必须借助电子显微镜。电子显微镜的分辨能力可达10（-6）~10（-7）CM。在电子显微镜下观察到的组织称为电镜组织。此外，场离子显微镜的应用，可将分辨率进一步提高，而达到近于原子大小的尺寸。利用X射线衍射方法可测定金属和合金内部各种相的晶体结构，电子探针(微区x线谱分折)则可用于分析组织中显微区域内的化学成分。
　　热模拟机可以模拟连铸，轧制工艺，高温流变和高速拉伸与压缩情况下的强度塑性指标力学性能与组织等。，高温热塑性，应力松弛试验，热处理工艺，低速，测定金属的相变温度、相变时间，以及与之相对应的借助于机械、电学、热学、热电学、磁学和化学的实验方法可以测定金属和合金的各种有关性能。同时，由于性能的变化是结构组织变化的反映，结构的形成和变化过程。所以也可以利用这些方法来间接地研究组织金属学理论方面的研究主要包括热力学、分子动力学以及电子理论在金属学中的应用。力学分析法用于研究合金系中相的形成和相平衡的条件以及条件变化时相变的方向、限度和驭动力。分子动力学分析法则用于研究金属和合金中各种转变过程中的速度和机理方面的问题。电子理论可使有关结构和性能方面的研究更深化一步。
　　金属学已有的基本原理是在实验的基础上获得的，我们以后更要理论与实验结合，使金属学理论进一步完善。
　　金属学的主要内容包括:金属的各种性能、性变形及对组织性能的影响、钢的热处理及钢和铸铁的分类、编号、成分、处理状态、组织结构、性能及应用。金属学是冶炼、轧钢、金属制品等专业的技术基础课，是钢铁技术工人必须学习和掌握的一门重要课程。