光谱分析是根据物质的光谱测定物质组分的仪器分析方法。光谱分析方法很多，这里主要介绍原子吸收光谱分析和发射光谱分析以及X射线荧光光谱分析。金属是由原子组成的，在外界高能激发下不同原子有确定的辐射能，代表该元素所特有的固定光谱。光谱能表征每种元素，并且它是元素原子量的基本特征。原子在激发状态下是否具有这种光谱，是这种元素存在的标志。光谱的强度，是该元素含量多少的标志。光谱分析迅速，成本低，分析精度较高，消耗材料少，所以在生产实践中得到了广泛的应用。
原子吸收光谱分析(AAS)，该分析方法是以待测元素的特征辐射，通过测量物质被转变为原子蒸气后，基态原子对特定波长谱线的吸收程度而进行定量分析的方法。其分析仪器称为原子吸收分光光度计，有单光束型和双光束型两类，由信号源（光源）、原子化器、分光系统和检测系统组成。
信号源发射出含有待测元素特征谱线的光辐射；火焰或无火焰原子化器使样品中待测元素离解转变为原子蒸气（原子化），气态原子选择性地吸收由信号源发出的入射光辐射，使入射光减弱；分光系统（光栅单色器）由被减弱的光辐射中分离出待测元素单色光即将检测元素的吸收分析线（吸收光谱）与其他辐射线（称干扰谱线）分开；经检测器接收、转换（光电转换）、放大后记录或显示，即可获得样品中待测元素原子蒸气对入射光的吸光度，由于待测元素吸光度与其含量成正比，故根据测得的吸光度可确定样品中待测元素的含量，即实现元素含量的定量分析。作为微量分析或痕量分析手段的原子吸收分光光度计，广泛应用于冶金、化工、地球、化学、农业、生物化学及药物学等各种领域。
在金属材料和零部件失效分析方面，除了共振线处于真空紫外区的碳、硫、磷等元素外，原子吸收分析可以被用来测定钢铁材料中几乎所有的元素。
原子吸收光谱分析法的主要优点是灵敏度高；选择性好，干扰成分少；准确度高，一般分析时，火焰原子吸收光谱分析法的相对误差可达0.1％~0.5％；适用范围广，可用于常量元素分析，也适用于微量元素分析，可测70余种金属元素和半导体元素；且设备简单，成本较低，易于操作。缺点是分析一个元素就要换一支元素灯；多数非金属元素不能直接测定。