Втома металу відноситься до процесу, під час якого матеріали та компоненти поступово викликають локальні постійні кумулятивні пошкодження в одному або кількох місцях під дією циклічного напруження або циклічної деформації, а після певної кількості циклів виникають тріщини або раптові повні руйнування. Коли матеріали та конструкції піддаються повторюваним мінливим навантаженням, хоча значення напруги ніколи не перевищує межі міцності матеріалу, він може бути пошкоджений, навіть якщо він нижчий за межу пружності. Це явище пошкодження матеріалу та конструкції під час повторюваних змінних навантажень називається втомним руйнуванням металу.
Загалом, під дією безперервних зворотно-поступальних навантажень на металевій поверхні металів утворюються дрібні тріщини. Після того, як тріщини на поверхні металу накопичуються і розширюються до певної міри, відбувається швидке і сильне крихке руйнування. Коли відбувається крихке руйнування, метал часто не витримує навантаження, яке перевищує міцність металу на розтягування/стиск. Причина полягає в тому, що міцність металу на розтягування/стиск є значенням, отриманим у статичних умовах, а причина полягає в тому, що під змінними навантаженнями метал, швидше за все, досягне межі міцності, а потім спричинить втомне руйнування.
Є дві основні причини втомного руйнування металів. З одного боку, після ряду процесів, таких як плавлення та лиття, структура металу всередині готового продукту не є однорідною, що спричинить дефекти та внутрішню напругу всередині металу. Хороша термічна обробка може покращити структуру металу та усунути більшу частину напруги. Додавання до металу різних рідкоземельних елементів може покращити втомну міцність металу, тим самим збільшуючи термін служби металу. З іншого боку, існують зовнішні фактори, які можна узагальнити в трьох аспектах. Один полягає в розрізненні за типом навантаження, наприклад, ударна втома, утворена ударним навантаженням на поверхню, контактне навантаження, ямки та ямки, утворені на поверхні для зняття втоми, втома від мікроруху, наприклад, коли поверхні двох частин знаходяться в контакт, контактна поверхня зазнає невеликого зворотно-поступального відносного руху. Рух, а потім поверхня деталей призведе до зношування, окислення, втомного лущення та інших форм втоми від зносу від мікроруху тощо, які можна розділити на високу температуру, низьку температуру, цикл високої та низької температури, корозійну втому, тощо відповідно до температури навколишнього середовища. В умовах високих температур (вище температури плавлення металу або вище температури рекристалізації) підвищується пластичність металу і зменшується твердість, що полегшує його деформацію. За умов низьких температур пластичність металу знижується, крихкість збільшується, і метал частіше матиме крихке руйнування та інші проблеми. Завдяки характеристикам теплового розширення та звуження метал вироблятиме внутрішню напругу в умовах циклів високої та низької температури, що спричинить втомне пошкодження металу. Корозійна втома означає утворення оксидів на поверхні металу під дією водяної пари в повітрі, що руйнує поверхневу міцність металу та робить зону корозії більш сприйнятливою до пошкоджень. За станом напруги її можна розділити на втому від одноразового напруження та багатонаправлену втому від напруги. Під дією одного циклу напруги деталі матимуть термін служби трохи нижчий, ніж межа міцності статичного навантаження, тоді як під дією різноспрямованої напруги деталі, швидше за все, будуть втомлені через деформацію.
Зрозумівши умови формування втоми металу, ми дослідимо, як виявити приховану втому металу. З моменту відкриття втоми металу на початку 19 століття люди досліджували причини втоми. У процесі дослідження люди оволоділи різноманітними методами дефектоскопії. Існує п'ять поширених методів дефектоскопії: рентгенівське виявлення, ультразвукове виявлення, виявлення вихрових струмів, виявлення магнітних частинок і виявлення проникнення. Як приклад рентгенівського детектування, метал проникає рентгенівськими променями. Дефектні частини всередині металу можуть проникати більше променів, тоді як частини з рівномірною щільністю відбиватимуть більше променів. Тому при зображенні дефекти темніші, а ділянки з рівномірною щільністю світліші. Таким чином ми можемо більш інтуїтивно та швидко визначити розподіл дефектів усередині металу, щоб ми могли певною мірою уникнути виникнення втомних пошкоджень, уникаючи дефектів як робочих зон та посилюючи міцність дефектів.
