Materiaalien mikrorakennetutkimuksessa käytetään mikroskooppeja, joiden avulla voidaan analysoida metallien kiderakennetta. Samalla menetelmällä voidaan havaita metallien ja/tai hitsien sulkeumat, erkaumat, rakenneviat sekä pinnoitteet. Mikrorakennetutkimuksen avulla voidaan tarkastella eri lämpökäsittelyiden vaikutusta kiderakenteeseen sekä arvioida raekokoa. Nämä kaikki vaikuttavat tutkittavan materiaalin ominaisuuksiin ja saattaa paljastaa hitsausvirheitä, joita ei visuaalisesti ilman mikroskopiaa olisi voitu havaita.
Mikrorakennetutkimuksessa näytteestä valmistetaan hie, jota tutkimalla voidaan selvittää vaurioanalyysissä esimerkiksi vaurion perinnäinen syy. Näitä syitä voi olla esimerkiksi ei-toivottu hitsin karkeneminen, karkearakeisen raekoon muodostuminen liiallisesta lämmöntuonnista johtuen hitsauksessa, ei-toivottujen faasien muodostuminen hitsauksen yhteydessä tai pallografiittivalujen grafiitin epätäydellinen palloutuminen valuissa.
