Metalliväsymisellä tarkoitetaan prosessia, jossa materiaalit ja komponentit tuottavat vähitellen paikallisia pysyviä kumulatiivisia vaurioita yhdessä tai useammassa paikassa syklisen jännityksen tai syklisen jännityksen alaisena ja halkeamia tai äkillisiä täydellisiä murtumia syntyy tietyn syklien määrän jälkeen. Kun materiaalit ja rakenteet altistuvat toistuville vaihtuville kuormituksille, vaikka jännitysarvo ei koskaan ylitä materiaalin lujuusrajaa, se voi vaurioitua, vaikka se olisikin pienempi kuin kimmoraja. Tätä materiaali- ja rakennevaurioilmiötä toistuvien vaihtuvien kuormien vaikutuksesta kutsutaan metallin väsymisvaurioksi.
Yleisesti ottaen metallit muodostavat pieniä halkeamia metallin pinnalle jatkuvien edestakaisen kuormituksen aikana. Kun metallipinnan halkeamat kertyvät ja laajenevat tietyssä määrin, tapahtuu nopea ja voimakas hauras murtuma. Kun tapahtuu hauras murtuma, metalli ei useinkaan kestä kuormaa, joka ylittää metallin veto-/puristuslujuuden. Syynä on se, että metallin veto-/puristuslujuus on arvo, joka saadaan staattisissa olosuhteissa, ja syynä on se, että vaihtuvilla kuormituksilla metalli saavuttaa todennäköisemmin lujuusrajan ja aiheuttaa sitten väsymisvaurion.
Metallien väsymisvaurioille on kaksi pääsyytä. Toisaalta useiden prosessien, kuten sulatuksen ja valun, jälkeen metallirakenne valmiin tuotteen sisällä ei ole yhtenäinen, mikä aiheuttaa vikoja ja sisäistä jännitystä metallin sisällä. Hyvä lämpökäsittely voi jalostaa metallirakennetta ja poistaa suurimman osan jännityksestä. Erilaisten harvinaisten maametallien lisääminen metalliin voi parantaa metallin väsymislujuutta, mikä pidentää metallin käyttöikää. Toisaalta on olemassa ulkoisia tekijöitä, jotka voidaan tiivistää kolmeen näkökohtaan. Yksi on erotettava kuormitustyypin mukaan, kuten pintaan kohdistuvan iskukuormituksen muodostama iskuväsymys, kosketuskuormitus, pinnalle muodostuneet kuopat ja kuopat väsymyksen lievittämiseksi, mikroliikkeen kulumisväsymys, esim. kun kahden osan pinnat ovat kosketuspinnassa tapahtuu pieni edestakainen suhteellinen liike. Liike ja sitten osien pinta tuottaa kulumista, hapettumista, väsymisen kuoriutumista ja muita mikroliikkeen kulumisväsymisen muotoja jne., jotka voidaan jakaa korkean lämpötilan, alhaisen lämpötilan, korkean ja matalan lämpötilan sykliin, korroosioväsymiseen, jne. ympäristön lämpötilan mukaan. Korkeissa lämpötiloissa (metallin sulamispisteen yläpuolella tai uudelleenkiteytyslämpötilan yläpuolella) metallin plastisuus kasvaa ja kovuus pienenee, mikä helpottaa muodonmuutosta. Alhaisissa lämpötiloissa metallin plastisuus heikkenee, hauraus lisääntyy ja metallilla on todennäköisemmin hauraita murtumia ja muita ongelmia. Lämpölaajenemisen ja -kutistumisen ominaisuuksien vuoksi metalli tuottaa sisäistä jännitystä korkean ja matalan lämpötilan jaksoissa, mikä aiheuttaa metalliin väsymisvaurioita. Korroosioväsymys tarkoittaa oksidien muodostumista metallipinnalle ilmassa olevan vesihöyryn vaikutuksesta, mikä tuhoaa metallin pintalujuuden ja tekee korroosioalueesta alttiimman vaurioille. Stressitilan mukaan se voidaan jakaa yksittäisstressiväsymykseen ja monisuuntaiseen stressiväsymykseen. Yhden jännitysjakson vaikutuksesta osien käyttöikä on hieman pienempi kuin staattisen kuormituksen lujuusraja, kun taas monisuuntaisen jännityksen vaikutuksesta osat väsyvät todennäköisemmin muodonmuutosten vuoksi.
Kun olemme ymmärtäneet metallin väsymisen muodostumisen olosuhteet, tutkimme kuinka löytää piilotettu metallin väsyminen. Siitä lähtien, kun metallin väsyminen löydettiin 1800-luvun alussa, ihmiset ovat tutkineet väsymyksen syitä. Tutkimusprosessin aikana ihmiset ovat oppineet erilaisia vikojen havaitsemismenetelmiä. On olemassa viisi yleistä vikojen havaitsemismenetelmää: röntgenhavaitseminen, ultraäänitunnistus, pyörrevirran tunnistus, magneettisten hiukkasten havaitseminen ja tunkeutumisen havaitseminen. Röntgenilmaisun esimerkkinä voidaan todeta, että röntgensäteet läpäisevät metallin. Metallin sisällä olevat vialliset osat voivat läpäistä enemmän säteitä, kun taas osat, joiden tiheys on tasainen, heijastavat enemmän säteitä takaisin. Siksi kuvattaessa viat ovat tummempia ja tasaisen tiheyden omaavat osat ovat kirkkaampia. Näin voimme intuitiivisemmin ja nopeammin määrittää vikojen jakautumisen metallin sisällä, jotta voimme välttyä jossain määrin väsymisvaurioilta välttämällä vikoja työskentelyalueina ja vahvistamalla vikojen lujuutta.
