金屬材料的疲勞分為高溫疲勞和熱疲勞。

  高(gao)(gao)溫(wen)疲(pi)(pi)勞(lao)是指(zhi)在高(gao)(gao)溫(wen)下，受交(jiao)變(bian)或(huo)重(zhong)復應力作用的(de)高(gao)(gao)溫(wen)零件，也經(jing)常因(yin)疲(pi)(pi)勞(lao)而引起斷(duan)裂的(de)現象稱為高(gao)(gao)溫(wen)疲(pi)(pi)勞(lao)。

  受交(jiao)變或(huo)重復應(ying)(ying)力作(zuo)用的(de)(de)高溫零件，也經常因疲勞(lao)而引起(qi)斷(duan)裂。由于在對(dui)稱交(jiao)變應(ying)(ying)力作(zuo)用下，在張(zhang)應(ying)(ying)力期所產生(sheng)的(de)(de)伸長(chang)在一定程度上為以后壓應(ying)(ying)力產生(sheng)的(de)(de)壓縮(suo)所抵(di)消，所以一般只有在不對(dui)稱交(jiao)變應(ying)(ying)力下其不對(dui)稱部分應(ying)(ying)力才會引起(qi)蠕變。

  疲(pi)(pi)勞(lao)裂紋(wen)(wen)一(yi)(yi)般是由表(biao)(biao)面層或(huo)表(biao)(biao)面下(xia)(xia)某(mou)些缺陷形(xing)成的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。在(zai)(zai)交(jiao)(jiao)變(bian)(bian)應(ying)(ying)力(li)(li)作(zuo)用下(xia)(xia)，裂紋(wen)(wen)逐漸(jian)擴大，直到剩余的(de)(de)(de)(de)(de)(de)斷(duan)面承受不了(le)交(jiao)(jiao)變(bian)(bian)應(ying)(ying)力(li)(li)而(er)(er)發(fa)生突然斷(duan)裂。研究指出，在(zai)(zai)較低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)下(xia)(xia)，疲(pi)(pi)勞(lao)裂紋(wen)(wen)是穿(chuan)(chuan)晶(jing)(jing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)，而(er)(er)在(zai)(zai)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)，疲(pi)(pi)勞(lao)裂紋(wen)(wen)沿晶(jing)(jing)界發(fa)展。裂紋(wen)(wen)從(cong)穿(chuan)(chuan)晶(jing)(jing)型到沿晶(jing)(jing)型發(fa)展的(de)(de)(de)(de)(de)(de)轉變(bian)(bian)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)是隨應(ying)(ying)力(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)大小、應(ying)(ying)力(li)(li)交(jiao)(jiao)變(bian)(bian)頻率以(yi)及介質的(de)(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)用等因素而(er)(er)改變(bian)(bian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。在(zai)(zai)交(jiao)(jiao)變(bian)(bian)應(ying)(ying)力(li)(li)條(tiao)件下(xia)(xia)，一(yi)(yi)般比(bi)靜拉伸測出的(de)(de)(de)(de)(de)(de)穿(chuan)(chuan)晶(jing)(jing)沿晶(jing)(jing)斷(duan)裂轉變(bian)(bian)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)要高(gao)(gao)。增加(jia)交(jiao)(jiao)變(bian)(bian)應(ying)(ying)力(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)頻率，該(gai)轉變(bian)(bian)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)升高(gao)(gao)；由于化學介質的(de)(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)用，該(gai)轉變(bian)(bian)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)降得很低(di)。另(ling)外(wai)，耐熱鋼與合金在(zai)(zai)一(yi)(yi)定(ding)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)下(xia)(xia)給(gei)定(ding)時間內的(de)(de)(de)(de)(de)(de)疲(pi)(pi)勞(lao)破壞(huai)應(ying)(ying)力(li)(li)是與同(tong)樣條(tiao)件下(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)持久(jiu)強(qiang)度(du)(du)之間有(you)很好的(de)(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)關性，一(yi)(yi)般持久(jiu)強(qiang)度(du)(du)越高(gao)(gao)，高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)疲(pi)(pi)勞(lao)強(qiang)度(du)(du)越高(gao)(gao)。

  研(yan)究結果表(biao)明，某材料在某一(yi)高(gao)溫下(xia)，108次(ci)高(gao)溫疲(pi)勞強度是該溫度下(xia)高(gao)溫抗拉強度的 1/2 。

  不銹鋼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(re)膨脹系數越(yue)(yue)小，在同一熱(re)周期作(zuo)用下應變(bian)量越(yue)(yue)小，變(bian)形抗力越(yue)(yue)小和斷裂強度越(yue)(yue)高，持久壽命(ming)就(jiu)越(yue)(yue)長(chang)。可以說馬(ma)氏(shi)體型(xing)(xing)不銹(xiu)鋼(gang)1Cr17的(de)疲勞壽命(ming)最(zui)長(chang)，而0Cr19Ni9、0Cr23Ni13和2Cr25Ni20等奧氏(shi)體型(xing)(xing)不銹(xiu)鋼(gang)的(de)疲勞壽命(ming)最(zui)短。另外(wai)，鑄(zhu)件較鍛件更易發生(sheng)由于熱(re)疲勞引起的(de)破(po)壞(huai)。

  在室(shi)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)，107次疲勞強度(du)(du)是抗(kang)拉強度(du)(du)的(de)1/2。與高溫(wen)(wen)(wen)下(xia)的(de)疲勞強度(du)(du)相比可(ke)知，從室(shi)溫(wen)(wen)(wen)到高溫(wen)(wen)(wen)的(de)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)范圍內疲勞強度(du)(du)沒(mei)有太大的(de)差異。

  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。

  伴隨著加熱(re)和冷卻，用于部件(jian)(jian)的(de)支撐件(jian)(jian)，因熱(re)膨(peng)脹(zhang)、熱(re)收縮受(shou)到約束時，這(zhe)將(jiang)阻礙材料(liao)的(de)脹(zhang)縮變形，而產生應力。這(zhe)種隨著溫度反(fan)(fan)復變化(hua)而引起(qi)應力也反(fan)(fan)復變化(hua)，導致(zhi)使材料(liao)損傷的(de)現(xian)象同樣為熱(re)疲(pi)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。

  另外，耐熱鋼(gang)與(yu)合金在一定(ding)溫(wen)度(du)下給定(ding)時間內的疲(pi)勞破壞應力是與(yu)同樣(yang)條(tiao)件下的持久(jiu)強(qiang)度(du)之(zhi)間有(you)很好的相關性，一般(ban)持久(jiu)強(qiang)度(du)越(yue)高，高溫(wen)疲(pi)勞強(qiang)度(du)越(yue)高。