Bardzo często przyczyna niepowodzenia jest różnatechniką jest zmęczenie metalu. Co więcej, może się to zdarzyć nie tylko po długotrwałej eksploatacji, ale także na samym początku eksploatacji sprzętu czy pojazdu. Powodem tego są okresowe obciążenia dynamiczne, których doznaje oddzielna jednostka lub część nie tylko podczas wykonywania swojej głównej funkcji, ale także podczas procesu produkcyjnego. W rezultacie materiał zaczyna pękać, nawet jeśli wartość naprężenia nie osiągnęła ostatecznej wartości wytrzymałości.
Zasadniczo zmęczenie to zmiana podstawwłaściwości metali (mechaniczne i fizyczne) pod wpływem cyklicznych naprężeń i odkształceń. Wiąże się to ze zmianami strukturalnymi materiału, zachodzącymi na poziomach makro i mikro, które są w dużej mierze zdeterminowane przez początkowe właściwości i stan wykonania części.
Scharakteryzować skłonność metalu do danegorodzaj użytego zniszczenia to taki termin jak wytrzymałość. Ten parametr jest liczbowo równy wartości maksymalnego naprężenia, które materiał może wytrzymać przez 10 000 000 lub więcej cykli, to znaczy w określonym czasie obciążenia.
Zmęczenie metalu nie pojawia się natychmiast i pojawia się wto jest jego główne niebezpieczeństwo. Konieczne zmiany w materiale, które najprawdopodobniej w żaden sposób nie pojawią się na zewnątrz, zajmie trochę czasu. O ich charakterze w dużej mierze decydują początkowe właściwości metalu, stan naprężenia, obciążenie właściwe i wpływ środowiska zewnętrznego. Do pewnego momentu wszystkie zachodzące zjawiska są odwracalne. Jednak z biegiem czasu odporność na pękanie zaczyna się stopniowo zmniejszać i pojawiają się tak zwane uszkodzenia zmęczeniowe.
Już na pierwszym etapie zaczyna się zmęczenie metaluobjawia się na poziomie strukturalnym, gdy wzdłuż granic ziaren i innych składników zaczynają pojawiać się mikropęknięcia, które wraz z późniejszym obciążeniem konstrukcji zamieniają się w makropęknięcia. To z kolei staje się głównym powodem ostatecznego zniszczenia elementu konstrukcyjnego podczas eksploatacji lub próbki podczas testów mechanicznych.
Najbardziej widoczne jest zmęczenie metalicharakteryzuje się krzywą o tej samej nazwie, która odzwierciedla odpowiednią zależność między liczbą cykli obciążenia badanej próbki a etapami uszkodzenia, począwszy od momentu powstania pęknięcia, a skończywszy na ostatecznym zniszczeniu badanego obiektu. Biorąc pod uwagę, że zjawiska zmęczeniowe początkowo pojawiają się w miejscach niedoskonałości konstrukcji, których rozkład jest probabilistyczny, to charakterystyki zmęczeniowe podlegają tym samym prawom. Badania przeprowadza się najczęściej na obracającej się próbce, do której przykładane jest stałe obciążenie zginające.
Zmęczenie metalu w dużej mierze zależy od warunkówdziałanie określonej konstrukcji. Obecność ośrodka aktywnego i dostatecznie wysokiej temperatury może znacznie przyspieszyć negatywne procesy zachodzące w materiale. Odporność materiału jest znacznie obniżona w przypadku różnych niejednorodności strukturalnych, obecności wtrąceń niemetalicznych, nierównomiernego rozmieszczenia pierwiastków stopowych, a także przy niedostatecznej czystości powierzchni. Aby temu zapobiec, można zastosować różne metody obróbki powierzchni, które mogą powodować szczątkowe naprężenia ściskające w górnej warstwie materiału. Najczęściej w tym celu wykonuje się nasycenie dyfuzyjne, utwardzanie przez zgniot lub utwardzanie powierzchniowe przeprowadza się na różne sposoby, na przykład poprzez hartowanie laserowe.
