強化金屬材料的四種基本途徑介紹如下：
1、細晶強化：使金屬材料力學性能提高的方法稱為細晶強化，提高材料強度。?
原理：通常金屬是由許多晶粒組成的多晶體，單位體積內晶粒的數目越多，晶粒越細。在常溫下的細晶粒比粗晶粒金屬有更高的強度、硬度、塑性和韌性。因為細晶粒受到外力發生塑變可分散，塑變較均勻，應力集中較小。晶粒越細，晶界面積越大，晶界越曲折，不利於裂紋的擴展。
2、固溶強化：合金元素固溶於基體金屬中造成壹定程度的晶格畸變從而使合金強度提高的現象。
原理：晶格畸變增大了位錯運動的阻力，使滑移難以進行，使合金固溶體的強度與硬度增加。在溶質原子濃度適當時，可提高材料的強度和硬度，而其韌性和塑性卻有所下降。
3、第二相強化：第二相以細小彌散的微粒均勻分布於基體相中產生顯著的強化作用。
原理：交互作用阻礙了位礙運動，提高了合金的變形抗力。?
4、加工硬化：隨著冷變形程度的增加，金屬材料強度和硬度指標都有所提高，但塑性、韌性有所下降。
原理：塑變時，晶粒發生滑移，出現位錯的纏結，使晶粒拉長、破碎和纖維化，金屬內部產生了殘余應力。
金屬材料是指具有光澤、延展性、容易導電、傳熱等性質的材料。壹般分為黑色金屬和有色金屬兩種。黑色金屬包括鐵、鉻、錳等。其中鋼鐵是基本的結構材料，稱為“工業的骨骼”。
由於科學技術的進步，各種新型化學材料和新型非金屬材料的廣泛應用，使鋼鐵的代用品不斷增多，對鋼鐵的需求量相對下降。但迄今為止，鋼鐵在工業原材料構成中的主導地位還是難以取代的。
金屬材料疲勞斷裂的特點是：
⑴載荷應力是交變的；
⑵載荷的作用時間較長；
⑶斷裂是瞬時發生的；
⑷無論是塑性材料還是脆性材料，在疲勞斷裂區都是脆性的。
所以，疲勞斷裂是工程上最常見、最危險的斷裂形式。
金屬材料的疲勞現象，按條件不同可分為下列幾種：
⑴高周疲勞：指在低應力（工作應力低於材料的屈服極限，甚至低於彈性極限）條件下，應力循環周數在100000以上的疲勞。它是最常見的壹種疲勞破壞。高周疲勞壹般簡稱為疲勞。
⑵低周疲勞：指在高應力（工作應力接近材料的屈服極限）或高應變條件下，應力循環周數在10000~100000以下的疲勞。由於交變的塑性應變在這種疲勞破壞中起主要作用，因而，也稱為塑性疲勞或應變疲勞。
⑶熱疲勞：指由於溫度變化所產生的熱應力的反復作用，所造成的疲勞破壞。
⑷腐蝕疲勞：指機器部件在交變載荷和腐蝕介質（如酸、堿、海水、活性氣體等）的***同作用下，所產生的疲勞破壞。
⑸接觸疲勞：這是指機器零件的接觸表面，在接觸應力的反復作用下，出現麻點剝落或表面壓碎剝落，從而造成機件失效破壞。