提高金属材料强度的主要途径包括多种工艺方法，具体如下：

1. 热处理：通过不同的热处理工艺，如淬火、回火、正火等，根据所需的性能和组织特性进行调整，从而增强材料的强度。

2. 表面处理：采用喷丸处理等表面强化技术，可以有效地提高金属材料的强度。

3. 微观结构控制：通过控制轧制和冷却过程，获得细小的晶粒尺寸，这符合霍尔-佩奇公式，能够显著提升材料的强度。

4. 单晶材料：利用单晶材料的特性，因其内部位错较少，可以减少位错运动，进而提高材料的强度。

5. 形变和时效处理：通过形变和后续的时效处理，材料内部可能会析出强化相，如碳化物等，这些强化相有助于提高材料的力学性能。