通過合金化、塑性變形和熱處理等手段提高金屬材料的強度，稱為金屬的強化。所謂強度是指材料對塑性變形和斷裂的抗力，用給定條件下材料所能承受的應力來表示。提高強度并不是改善金屬材料性能惟一的目標，即使對金屬結構材料來說，除了不斷提高強度以外，也還必須注意材料的綜合性能，即根據使用條件，要有足夠的塑性和韌性以及對環境與介質的適應性。
金屬材料的強化可以通過兩個基本途徑：一是提高合金的原子間結合力，制成無缺陷的完整晶體，使金屬的晶體強度接近理論強度，提高其理論強度，如晶須。已知鐵的晶須的強充接近理論值，可以認為這是因為晶須中沒有位錯，或者只包含少量在形變過程中不能增殖的位錯；或者在有缺陷的金屬晶體中設法阻止位錯的運動，向晶體內引入大量晶體缺陷，如位錯、點缺陷、異類原子、晶界、高度彌散的質點或不均勻性（如偏聚）等，這些缺陷陰礙位錯運動，也會明顯地提高金屬強度。事實證明，這是提高金屬強度最有效的徐徑。對工程材料來說，一般是通過綜合的強化效應以達到較好的綜合性能。具體方法有固溶強化、形變強化、沉淀強化和彌散強化、細化晶粒強化、擇優取向強化、復相強化、纖維強化和相變強化等，這些方法往往是共存的，強化一般伴隨著韌性、塑性的降低，但有時也不會降低甚至有所提高。材料經過輻照后，也會產生強化效應，但一般不把它作為強化手段。
細晶須中只含一至數條位錯線，受力時很容易逸出表面而變成事實上不存在位錯的晶體，變形時必須均勻地形成位錯圈，均勻形成的位錯圈的應力大大高于位錯的晶格阻力，因而使晶體的屈服強度接近理論屈服強度。但晶須直徑變粗時，內部的位錯不易于清除，屈服時只要克服位錯的晶格阻力即可，結果使屈服強度下降。在工程上更加切實有效的方法是在晶體中引入大量缺陷及阻止位錯的運動來提高金屬的強度。各種強化方法對鋼鐵材料強度的影響，采用各種強化手段后可使鐵的強度提高，這些手段包括固溶強化、細晶強化、加工硬化、第二相沉淀和彌散強化以及相變強化等，形變熱處理和冷拔高碳鋼絲的強度已接近晶須的強度。
金屬及合金材料，往往通過冷作變形、合金化、細化晶粒、熱處理等途徑得以強化。強化機制是個涉及面廣的復雜問題，但都與增加位錯運動的阻力，以增加變形加位錯運動的阻力，以增加變形抗力、提高材料的屈服強度有關。實際應用的鋼鐵材料的強化主要由下列幾類強化機構所決定：（1）位錯強化；（2）固溶強化；（3）晶界強化；（4）沉淀和彌散強化（5）相變強化等。針對某一個具體鋼種時，鋼的強化并不是由單一的強化機構來決定的，在大多數情況下，它的強度是由幾個強化機構疊加而獲得的，只不過是在某種特定條件下，某種強化機制起主要作用而已。
所有強化機構都能提高鋼的強度，但在提高強度的同時將對其他性能產生影響，如塑性、韌性和疲勞特性等。多數情況下，隨著強度增加，塑性和韌性指標都趨于下降，但各種強化手段對塑性、韌性的影響程度各不相同。這里所說的塑性和韌性僅指在一定實驗條件下測定的塑性和韌性指標，以靜拉伸時的延伸率和斷面收縮率代表塑性；以靜拉伸時的變形和斷裂吸收功，沖擊試驗時的沖擊韌度和脆性轉折溫度代表韌性。
從材料的本質上來說，在變形過程中，當一些材料的流變應力增加速度直不上斷裂抗力的增加速度時，這些材料就處于完全韌性狀態；相對，在變形過程中若材料的斷裂抗力曲線過早地和流變應力曲線相交，則材料就處于脆性狀態。塑性大的材料并不總是韌性也很高，因為韌性的大小既決定塑性變形量的多少，又受到加工硬化率的影響。只有塑性變形量和加工硬化效應都比較大的才有高韌性。
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