Pour comprendre et améliorer le comportement des matériaux métalliques, il faut établir la liaison entre des phénomènes qui se déroulent à l'échelle microscopique et les propriétés macroscopiques. La structure interne des matériaux est composée de grains ou de particules de taille microscopique, qui constituent la microstructure. Celle-ci est observable par microscopie (optique ou électronique). C'est grâce à la modification contrôlée de la microstructure (notamment au cours de la fabrication ou de la mise en forme) que l'on obtient les propriétés désirées. D'autre part, toute évolution de la microstructure entraîne aussi une modification des propriétés.

Pour réaliser ces études microstructurales, le service dispose de moyens métallographiques dont les étudiants peuvent bénéficier au cours des travaux pratiques, et de machines d'essais mécaniques.