金屬(shu)材(cai)料的疲(pi)勞分為高溫疲(pi)勞和(he)熱疲(pi)勞。
高(gao)溫(wen)疲勞(lao)是指在(zai)高(gao)溫(wen)下，受交變或重(zhong)復應力作用的(de)高(gao)溫(wen)零件，也經常因疲勞(lao)而引起斷裂的(de)現象(xiang)稱為(wei)高(gao)溫(wen)疲勞(lao)。
受交(jiao)(jiao)變(bian)(bian)或重復應(ying)力(li)作用的高(gao)溫零(ling)件，也經常因疲勞而(er)引(yin)起斷裂。由于在(zai)對稱交(jiao)(jiao)變(bian)(bian)應(ying)力(li)作用下，在(zai)張(zhang)應(ying)力(li)期所(suo)產生(sheng)的伸長在(zai)一(yi)定程度上為以后壓應(ying)力(li)產生(sheng)的壓縮所(suo)抵消，所(suo)以一(yi)般只有(you)在(zai)不對稱交(jiao)(jiao)變(bian)(bian)應(ying)力(li)下其不對稱部分應(ying)力(li)才會引(yin)起蠕(ru)變(bian)(bian)。
疲勞(lao)裂(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)一(yi)(yi)般(ban)(ban)是(shi)由表面(mian)層或(huo)表面(mian)下(xia)(xia)某些缺(que)陷形成的(de)(de)(de)(de)。在(zai)交變(bian)應(ying)(ying)力(li)(li)作用(yong)(yong)(yong)下(xia)(xia)，裂(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)逐漸擴大(da)，直到剩(sheng)余(yu)的(de)(de)(de)(de)斷(duan)面(mian)承受不了交變(bian)應(ying)(ying)力(li)(li)而發生突然斷(duan)裂(lie)(lie)(lie)(lie)。研究指(zhi)出，在(zai)較低溫(wen)度下(xia)(xia)，疲勞(lao)裂(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)是(shi)穿晶(jing)(jing)的(de)(de)(de)(de)，而在(zai)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)下(xia)(xia)，疲勞(lao)裂(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)沿晶(jing)(jing)界(jie)發展。裂(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)從穿晶(jing)(jing)型到沿晶(jing)(jing)型發展的(de)(de)(de)(de)轉變(bian)溫(wen)度是(shi)隨應(ying)(ying)力(li)(li)的(de)(de)(de)(de)大(da)小、應(ying)(ying)力(li)(li)交變(bian)頻率以(yi)及介質的(de)(de)(de)(de)作用(yong)(yong)(yong)等因素(su)而改變(bian)的(de)(de)(de)(de)。在(zai)交變(bian)應(ying)(ying)力(li)(li)條件(jian)下(xia)(xia)，一(yi)(yi)般(ban)(ban)比靜拉伸測出的(de)(de)(de)(de)穿晶(jing)(jing)沿晶(jing)(jing)斷(duan)裂(lie)(lie)(lie)(lie)轉變(bian)溫(wen)度要高(gao)(gao)(gao)。增加交變(bian)應(ying)(ying)力(li)(li)的(de)(de)(de)(de)頻率，該轉變(bian)溫(wen)度升高(gao)(gao)(gao)；由于化學(xue)介質的(de)(de)(de)(de)作用(yong)(yong)(yong)，該轉變(bian)溫(wen)度降得(de)很(hen)低。另外，耐熱鋼與(yu)合(he)金在(zai)一(yi)(yi)定溫(wen)度下(xia)(xia)給定時(shi)間內的(de)(de)(de)(de)疲勞(lao)破壞應(ying)(ying)力(li)(li)是(shi)與(yu)同樣條件(jian)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)持久強(qiang)度之間有(you)很(hen)好的(de)(de)(de)(de)相關性，一(yi)(yi)般(ban)(ban)持久強(qiang)度越(yue)(yue)高(gao)(gao)(gao)，高(gao)(gao)(gao)溫(wen)疲勞(lao)強(qiang)度越(yue)(yue)高(gao)(gao)(gao)。
研究結果表明，某(mou)材料在(zai)某(mou)一高(gao)溫下，108次高(gao)溫疲勞強度是(shi)該溫度下高(gao)溫抗拉強度的 1/2 。
不銹鋼(gang)的成分和熱處理條件對高溫疲勞強度有直接影響。特別是當碳的含量增加時高溫疲勞強度明顯提高，固溶熱處理溫度對高溫疲勞強度也有顯著的影響。一般來說，鐵素體型不銹鋼具有良好的熱疲勞性能。在奧氏體不銹鋼中，當含硅量高且在高溫下具有良好延伸性的牌號的鋼種，有著良好的熱疲勞性能。
熱膨脹系數(shu)越小(xiao)，在(zai)同一熱周期作(zuo)用下應變量越小(xiao)，變形抗力越小(xiao)和(he)斷裂強度(du)越高，持久壽命就(jiu)越長。可以說馬(ma)氏體型(xing)不(bu)銹(xiu)鋼1Cr17的疲(pi)勞(lao)壽命最(zui)長，而0Cr19Ni9、0Cr23Ni13和(he)2Cr25Ni20等奧(ao)氏體型(xing)不(bu)銹(xiu)鋼的疲(pi)勞(lao)壽命最(zui)短。另外，鑄件較鍛(duan)件更易發生(sheng)由于熱疲(pi)勞(lao)引起的破壞。
在室溫(wen)(wen)下，107次疲勞(lao)強度(du)是抗拉強度(du)的(de)1/2。與高(gao)溫(wen)(wen)下的(de)疲勞(lao)強度(du)相比可知(zhi)，從室溫(wen)(wen)到高(gao)溫(wen)(wen)的(de)溫(wen)(wen)度(du)范圍內疲勞(lao)強度(du)沒有太大(da)的(de)差(cha)異。
熱疲勞可能使噴氣式發動機或汽輪機（透平機）的葉片等造成破壞。用所測定出來的數據繪制出的曲線，稱為S-N曲線，見圖4-3，它可作為結構設計的基礎。不銹鋼的化學成分或熱處理，在蠕變時同樣會影響到高溫疲勞強度。06Cr18Ni11Nb（347），06Cr18Ni11Ti（321）因為具備高溫特性，用途較廣，但在700℃上下的積層缺陷上，在析出微細的NbC，TiC硬化物的背面，容易發生脆性晶間裂紋，而引起疲勞強度的降低。
伴隨著(zhu)加熱(re)和(he)冷(leng)卻，用于部件的支撐(cheng)件，因熱(re)膨脹(zhang)、熱(re)收(shou)縮受(shou)到(dao)約束(shu)時，這將阻礙材(cai)料的脹(zhang)縮變形(xing)，而(er)產生應力。這種隨著(zhu)溫度反復變化(hua)而(er)引(yin)起應力也(ye)反復變化(hua)，導致(zhi)使(shi)材(cai)料損傷的現象同樣為熱(re)疲勞(lao)。
研究認為10Cr17（430）不銹鋼的疲勞壽命長，而06Cr19Ni10（304）、16Cr23Ni13（309）、20Cr25Ni20（310）等奧氏體系列不銹鋼的疲勞壽命短。這是因為前者線膨脹系數小，在同樣的一個熱循環過程中，其變形量越小，高溫延伸性就越大，其疲勞壽命就長。
另(ling)外，耐熱(re)鋼與合金在(zai)一定溫度(du)(du)下(xia)給(gei)定時間內的(de)疲勞破壞應力是與同樣條件下(xia)的(de)持久強度(du)(du)之(zhi)間有很(hen)好的(de)相(xiang)關性，一般持久強度(du)(du)越高，高溫疲勞強度(du)(du)越高。
