金属在低温下强度提高而塑性降低。在高周疲劳时，温度降低使光滑试样的疲劳强度比室温下有较大的提高。当寿命较短时，低温对缺口试样的 S – N 曲线几乎没有影响；当寿命较长时，缺口试样的疲劳强度一般比室温下稍高或与之相同。因此，对于高周疲劳，低温时的设计方法与室温完全相同，其设计数据也可以保守地使用室温下的疲劳设计数据。

对于低周疲劳，由于塑性应变起主导作用，情况与高周疲劳相反，其疲劳性能随温度的降低而降低。

对于疲劳裂纹扩展性能，当Δ K 较小时，d a /d N 降低；当 K 较大时，d a /d N 增大。在-160℃下，亚里玛（Yarema）和奥斯图希（Ostosh）测得一种低碳钢和一种合金钢的 K _th 大约比室温下提高100%。

过去，高温材料的主要指标是蠕变强度和持久强度。现在则认为对于承受交变载荷或启停次数较多的高温工作零件，除了应考虑蠕变强度或持久强度以外，还要考虑高温疲劳性能。

金属在高温下通常没有真正的疲劳极限（铸铁除外），疲劳强度随循环次数的增加而不断降低。许多金属的高温疲劳强度之所以比常温下降低，主要不是因为这些材料在工作温度下发生软化，而是因为表面受到大气的氧化或化学侵蚀。在高温疲劳和蠕变中，氧化起着关键作用。在高温下形成的保护性氧化膜可以提高其抗疲劳性能。但是，这种氧化膜可能由于反复滑移而破裂，从而使其裂纹萌生寿命大大缩短。裂纹扩展速率也会因高温介质的氧化作用而加速。再者，随着温度的升高，晶界弱化，更容易发生晶界开裂，这也是高温下疲劳强度降低的一个重要原因。此外，温度升高引起材料软化，也使其疲劳强度在不发生晶界开裂的情况下有所降低。

一些在室温下并不重要的因素，在高温下可能起重要作用。这些因素有加载速率、载荷波形等。这是由于加载速率越低，在最大拉应力下保持时间越长，塑性变形越大。

高温疲劳可以分为低于蠕变温度的高温疲劳和高于蠕变温度的高温疲劳。蠕变温度为0.3～0.5 T _m （ T _m 为金属熔点的热力学温度）。高于室温但低于蠕变温度时，金属的疲劳强度虽然一般相比室温有所降低，但降低不大。高于蠕变温度以后，疲劳强度急剧下降，并且往往是蠕变和疲劳共同作用。

通常所指的高温疲劳均为高于蠕变温度时的疲劳。这时由于蠕变和疲劳交互作用，其设计方法与室温疲劳不同。

由加热或冷却时产生的热应力造成的疲劳失效称为热疲劳。限制物体收缩或膨胀，或具有温度梯度，都能产生热应力。已经查明，在同样的温度范围内，连续的热骤变一般比连续冷骤变造成更大的损伤。影响热疲劳的主要因素有：骤变时间、热循环的上限温度、材料的热膨胀系数 α 、热导率 K 和材料抗交变应变的能力。当热应变是由于材料受到约束产生时，热导率是无关紧要的；当热应变是由骤热骤冷引起的温度梯度产生时，热导率产生一定影响。热疲劳与高温疲劳的主要区别在于高温疲劳时温度是恒定的，而热疲劳时温度是与应力共同变化的。因此，热疲劳的损伤过程也比高温疲劳复杂。温度变化除产生热应力以外，还引起材料内部组织变化及在温度梯度大的地方产生较高的塑性应变集中，这些都导致材料的热疲劳强度比相同温度下的高温疲劳强度低。