在足夠大的交變應力作用下，于金屬構(gòu)件外形突變或表面刻痕或內(nèi)部缺陷等部位，都可能因較大的應力集中引發(fā)微觀裂紋。分散的微觀裂紋經(jīng)過集結(jié)溝通將形成宏觀裂紋。已形成的宏觀裂紋逐漸緩慢地擴展，構(gòu)件橫截面逐步削弱，當達到一定限度時，構(gòu)件會突然斷裂。

金屬因交變應力引起的上述失效現(xiàn)象，稱為金屬疲勞。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，機械零件的失效，約有70%左右是疲勞引起的，而且造成的事故大多數(shù)是災難性的。因此，通過實驗研究金屬材料抗疲勞的性能是有實際意義的。金屬斷裂過程的試驗即為金屬疲勞試驗，原理是利用金屬試樣或模擬機件，在低于屈服點的交變載荷循環(huán)作用下，記錄發(fā)生疲勞斷裂時的載荷作用頻次，1829年德國人阿爾貝特(J.Albert)為解決礦山卷揚機服役過程中鋼索經(jīng)常發(fā)生突然斷裂，首先以10次/分的頻率進行疲勞試驗。

金屬材料疲勞試驗的一些常用試驗方法通常包括單點疲勞試驗法、升降法、高頻振動試驗法、超聲疲勞試驗法、紅外熱像技術(shù)疲勞試驗方法等。

金屬材料內(nèi)部主要檢測項目如下：

1、機械性能：主要包括（拉伸試驗、高低溫拉伸試驗、 壓縮試驗、剪切試驗、扭轉(zhuǎn)試驗、彎曲試驗、沖擊試驗、洛氏硬度試驗 、布氏硬度試驗、維氏硬度試驗、壓扁試驗 ；

2、化學成分分析：主要分析金屬材里的各種化學成分含量（碳, 硅, 錳, 磷, 硫, 鎳, 鉻, 鉬, 銅, 釩, 鈦, 鎢, 鉛, 鈮, 汞, 錫, 鎘, 銻, 鋁, 鎂, 鐵, 鋅, 氮, 氫, 氧 ）；

3、金相測試：主要包括（非金屬夾雜物、低倍組織、晶粒度、斷口檢驗、鍍層厚度、硬化層深度、脫碳層、灰口鑄鐵金相、球墨鑄鐵金相、金相切片分析；

4、鍍層測試：常用方法為，鍍層測厚-庫侖法、鍍層測厚-金相法、鍍層測厚-渦流法、鍍層測厚-射線熒光法、鍍層成分分析和表面污點分析；

5、腐蝕測試：包括中性鹽霧試驗 、酸性鹽霧試驗、銅離子加速鹽霧、二氧化硫腐蝕試驗、硫化氫腐蝕試驗、混和氣體腐蝕實驗、不銹鋼10%草酸浸蝕試驗、不銹鋼硫酸-硫酸鐵腐蝕試驗、不銹鋼65%硝酸腐蝕試驗、不銹鋼硝酸-氫氟酸腐蝕試驗、不銹鋼硫酸-硫酸銅腐蝕試驗、不銹鋼5%硫酸腐蝕試驗；  

6、無損探傷：包括超聲波檢測、射線檢測、磁粉檢測、滲透檢測；

7、尺寸測試：包括尺寸測量、對稱性、垂直度、平整度、圓跳動、同軸度、平行度、圓度、粗糙度；

8、焊接工藝評定：包括拉伸測試、彎曲測試 (面彎背彎側(cè)彎)、超聲波檢測、射線檢測、磁粉檢測、滲透檢測、表面目測、宏觀組織檢測、焊縫硬度測試、沖擊測試。

9、失效分析包括：失效分析的程序和步驟、對失效事件進行調(diào)查、確定肇事件或者首先失效件、仔細收集失效件殘骸并妥善保管、收集失效件背景資料、確定失效分析方案并制定實施細節(jié)、檢查、測試與分析。