''' 金属疲劳 ''' ，是指在 [[ 材料科学 ]] 领域，物件因持续受到动态变化的应力而造成结构劣化。引起疲劳的动态变化应力通常远小于静态的极限 [[ 拉伸应力 ]] 或极限屈变应力。疲劳是渐进且局部的结构损坏过程，由于长 [[ 时间 ]] 日积月累而产生，所引起的破裂往往在毫无 [[ 预警 ]] 的情况下发生，可能直接导致事故（例如 [[ 空难 ]] ）的发生，因此相关的预防、检查、处理格外重要。

金属疲劳在日常生活中随处可见，例如将 [[ 铁丝 ]] 或回纹针反复折拗几次后便会断裂。

疲劳现象发生于物件反复受应力时，可大致分为三阶段: 若应力超过一定阈值，在高应力集中点会形成微小裂缝（ [[ 应力集中点 ]] 包括：表面刮痕、尖锐填角、键槽、缺口等），接者，随着每次的循环应力，裂缝逐渐扩张。最后一旦裂缝达到一临界尺寸，裂缝将快速扩展，物件断裂。物件设计的形状会显著地影响疲劳寿命， 例如，方孔和尖角凹槽会提高局部应力，裂缝较容易产生。相反地，若改成圆孔和圆滑凹槽，裂缝较不容易产生<ref>[http://www.chinamae.com/shownews_146252_18.html 概述金属疲劳产生的原因及影响因素]，中国机电网 ，2018-10-30</ref>。

这种现象不限 [[ 于固体 ]][[ 金属 ]] ，许多固体材料也都有这种现象发生。

[[ 美国材料和试验协会]]<ref>[https://www.sohu.com/a/350601674_120060020 金属3D打印技术在轨道交通装备领域的应用研究现状] ，搜狐，2019-10-30</ref> 定义 疲劳寿命 (Nf) 为某规定应力下，一材料试片破损所需 [[ 应力 ]] 循环数。某些材料, 特别是 [[ 钢 ]] 、 [[ 钛合金 ]] ，低于一应力振幅之下不会疲劳破损，称为疲劳极限。

*循环应力: 寿命因应力及其效应的复杂程度而异，包括应力的周期 [[ 图形 ]] 、应力分布、应力 [[ 幅度 ]] 、平均应力、双轴应力比、同相或反相相位) [[ 剪力 ]] 、应力顺序等等。 *表面处理: 机械切削的过程中，难免有留下微小的刮痕，凹痕处往往是应力集中处，也是降低疲劳寿命的元凶。此时，可采用珠击处理（shot peening），借由使物件表面产生残留 [[ 压缩应力 ]] ，抵消外来的拉伸应力，进而增加疲劳寿命。类似珠击有高速敲击的制程称为peening。另外，低塑性滚轧（Low plasticity burnishing）、 [[ 激光 ]][[ 强化 ]] （laser peening）、 [[ 超音波 ]] 冲击处理（ultrasonic impact treatment）等较新颖的方法也可以产生表面残留压缩应力以增加疲劳寿命。 *材料种类: 疲劳寿命以及承受循环应力时的表现特征，因 [[ 材料 ]][[ 种类 ]] 而异。如: [[ 聚合物 ]] 与 [[ 金属 ]] 比较相差甚远。 *残留应力: [[ 焊接 ]] 、 [[ 切削 ]] 、 [[ 铸造 ]] 、抛磨等加工过程，牵涉热与 [[ 形变 ]] ，可能会产生足以降低疲劳强度的残留应力。*内部缺陷的分布及大小: 铸造缺陷如 [[ 气体 ]][[ 孔隙 ]] 、 [[ 非金属夹杂物 ]] 、 [[ 缩孔 ]] 铸疵等等，会降低疲劳强度。 *真空与否 : 金属等材料在空气中相较于真空环境更易疲劳，程度取决于湿度及温度高低。含 [[ 氧 ]] 的湿空气也是某种程度上的 [[ 腐蚀剂 ]] 。 [[ 石油 ]] 、 [[ 海水 ]] 等物质腐蚀性更高，可能减少更多的疲劳寿命。[5] *腐蚀环境 : 环境条件造成的腐蚀、 [[ 气体 ]][[ 脆化]](gas-phase embrittlement)等腐蚀疲劳会影响疲劳寿命 。 * [[ 温度 ]] : 极高温或低温会降低疲劳强度。剧烈的温差会造成热应力，而材料在低温时脆性较高，高温时易氧化或腐蚀。 *裂缝闭合 : 裂缝闭合是当承受应力疲乏时，张力负载卸力(unloading)过程仍存在部分张力时，裂缝间隙已闭合。这意味者，张力高于一特定值，裂缝才会张开。塑性变形、裂缝表面生成 [[ 氧化物 ]] 、裂缝进水、裂缝表面粗糙为解释裂缝闭合的可能原因。裂缝闭合可减缓裂缝生长速率，用以解释比预期更长的疲劳 [[ 寿命 ]] 。