Metaltræthed refererer til den proces, hvor materialer og komponenter gradvist producerer lokale permanente kumulative skader et eller flere steder under cyklisk belastning eller cyklisk belastning, og revner eller pludselige fuldstændige brud opstår efter et vist antal cyklusser. Når materialer og konstruktioner udsættes for gentagne skiftende belastninger, selvom spændingsværdien aldrig overstiger materialets styrkegrænse, kan det blive beskadiget, selvom det er lavere end elasticitetsgrænsen. Dette fænomen med materiale- og strukturskader under gentagne vekslende belastninger kaldes metaltræthedsfejl.
Generelt vil metaller producere nogle fine revner på metaloverfladen under kontinuerlige frem- og tilbagegående belastninger. Efter at revnerne på metaloverfladen har akkumuleret og udvidet til en vis grad, vil der opstå hurtige og stærke sprøde brud. Når der opstår skørt brud, bærer metallet ofte ikke en belastning, der overstiger metallets træk-/trykstyrke. Årsagen er, at metallets træk-/trykstyrke er den værdi, der opnås under statiske forhold, og årsagen er, at metallet under vekslende belastninger er mere tilbøjelige til at nå styrkegrænsen og derefter producere udmattelsesbrud.
Der er to hovedårsager til træthedsfejl af metaller. På den ene side, efter en række processer såsom smeltning og støbning, er metalstrukturen inde i det færdige produkt ikke ensartet, hvilket vil forårsage defekter og indre spændinger inde i metallet. God varmebehandling kan forfine metalstrukturen og eliminere det meste af stress. Tilføjelse af forskellige sjældne jordarters elementer til metallet kan forbedre metallets udmattelsesstyrke og derved øge metallets levetid. På den anden side er der eksterne faktorer, som kan opsummeres i tre aspekter. Den ene er at skelne efter belastningstype, såsom stødtræthed dannet af stødbelastning på overfladen, kontaktbelastning, gruber og gruber dannet på overfladen for at afhjælpe træthed, mikrobevægelsesslidtræthed, såsom når overfladerne af to dele er i kontakt, gennemgår kontaktfladen en lille frem- og tilbagegående relativ bevægelse. Bevægelse, og derefter overfladen af delene vil producere slid, oxidation, træthed afskalning og andre former for mikro-motion slid træthed osv., som kan opdeles i høj temperatur, lav temperatur, høj og lav temperatur cyklus, korrosionstræthed, osv. i henhold til den omgivende temperatur. Under høje temperaturforhold (over metallets smeltepunkt eller over omkrystallisationstemperaturen) øges metallets plasticitet, og hårdheden falder, hvilket gør det lettere at deformere. Under lave temperaturforhold falder metallets plasticitet, skørheden øges, og metallet er mere tilbøjeligt til at have skørt brud og andre problemer. På grund af egenskaberne ved termisk ekspansion og sammentrækning vil metallet producere indre spændinger under betingelserne for høje og lave temperaturcyklusser, hvilket vil forårsage træthedsskader på metallet. Korrosionstræthed refererer til dannelsen af oxider på metaloverfladen under påvirkning af vanddamp i luften, hvilket vil ødelægge metallets overfladestyrke og gøre korrosionsområdet mere modtageligt for beskadigelse. I henhold til stresstilstanden kan den opdeles i enkelt stress træthed og multi-directional stress træthed. Under påvirkning af en enkelt spændingscyklus vil delene have en levetid lidt lavere end grænsen for statisk belastningsstyrke, mens delene under påvirkning af multi-retningsspænding er mere tilbøjelige til at blive trætte på grund af deformation.
Efter at have forstået betingelserne for dannelsen af metaltræthed, vil vi undersøge, hvordan man opdager skjult metaltræthed. Siden opdagelsen af metaltræthed i begyndelsen af det 19. århundrede har folk udforsket årsagerne til træthed. I udforskningsprocessen har folk mestret en række forskellige fejldetektionsmetoder. Der er fem almindelige fejldetektionsmetoder: røntgendetektion, ultralydsdetektion, hvirvelstrømsdetektion, magnetisk partikeldetektion og penetrationsdetektion. Tager man røntgendetektion som eksempel, gennemtrænges metallet af røntgenstråler. De defekte dele inde i metallet kan trænge igennem flere stråler, mens dele med ensartet tæthed vil reflektere flere stråler tilbage. Ved billeddannelse er defekterne derfor mørkere, og delene med ensartet tæthed er lysere. På den måde kan vi mere intuitivt og hurtigere bestemme fordelingen af defekter inde i metallet, så vi i et vist omfang kan undgå, at der opstår udmattelsesskader ved at undgå fejl som arbejdsområder og styrke styrken af defekter.