Mycket ofta är orsaken till misslyckande olikateknik är metallutmattning. Dessutom kan detta hända inte bara efter långvarig användning utan också i början av utrustningen eller fordonets drift. Anledningen till detta är de periodiska dynamiska belastningarna som en separat enhet eller del upplever, inte bara under utförandet av dess huvudfunktion utan också under tillverkningsprocessen. Som ett resultat börjar materialet att spricka även om spänningen inte har nått sin slutliga styrka.
I grund och botten är trötthet en förändring i grundläggandemetallegenskaper (mekaniska och fysiska) under påverkan av cykliska spänningar och deformationer. Detta medför strukturella förändringar i materialet, som inträffar på makro- och mikronivåerna, som i stor utsträckning bestäms av de ursprungliga egenskaperna och förhållandena för tillverkningen av delen.
Att karakterisera tendensen hos en metall till ett givetden typ av förstörelse som används är en sådan term som uthållighetsgräns. Denna parameter är numeriskt lika med värdet på den maximala spänningen som materialet kan motstå under 10 000 000 cykler eller mer, det vill säga under den angivna laddningstiden.
Metalltrötthet visas inte omedelbart och idetta är dess största fara. Det tar lite tid innan de nödvändiga förändringarna inträffar i materialet, som sannolikt inte kommer att synas utåt på något sätt. Deras karaktär bestäms till stor del av metallens initiala egenskaper, spänningstillståndet, den specifika belastningen och påverkan av den yttre miljön. Fram till en viss punkt är alla förekommande fenomen reversibla. Med tiden börjar dock frakturmotståndet gradvis minska och så kallad trötthetsskada uppträder.
I det allra första steget börjar metallutmattningenmanifestera sig på strukturell nivå, när mikrosprickor börjar dyka upp längs gränserna för korn och andra komponenter, som med efterföljande belastning av strukturen förvandlas till makrosprickor. Detta blir i sin tur huvudorsaken till den slutliga förstörelsen av ett strukturelement under drift eller ett prov under mekaniska tester.
Metallens utmattning är tydligastkännetecknas av kurvan med samma namn, vilket återspeglar motsvarande förhållande mellan antalet belastningscykler som testats av provet och skadorna, från och med ögonblicket för sprickstart och slutar med den slutliga förstörelsen av objektet som studeras. Med tanke på att trötthetsfenomen ursprungligen förekommer på platser med strukturella brister, vars fördelning är sannolik, följer trötthetsegenskaperna samma lagar. Test utförs vanligtvis på ett roterande prov, på vilket en konstant böjbelastning appliceras.
Metallens utmattning bestäms till stor del av förhållandenadrift av en viss struktur. Närvaron av ett aktivt medium och en tillräckligt hög temperatur kan påskynda de negativa processerna i materialet avsevärt. Motståndet hos materialet minskas avsevärt i närvaro av olika strukturella inhomogeniteter, närvaron av icke-metalliska inneslutningar, ojämn fördelning av legeringselement och även med otillräcklig ytrengöring. För att förhindra detta kan du använda olika ytbehandlingar, vilket kan skapa återstående kompressionsspänningar i materialets övre lager. För detta ändamål utförs oftast diffusionsmättnad, arbetshärdning eller ythärdning utförs på olika sätt, till exempel genom laserhärdning.
