许多机械零件如发动机的曲轴、连杆、齿轮、弹簧等都是在交变载荷下工作的。所谓交变载荷，是指载荷的大小、方向随时间发生周期性变化的载荷。零件在交变载荷下经过较长时间的工作而发生突然断裂的现象叫疲劳。例如，气阀上的弹簧经常发生折断，通常是由于工作时弹簧产生疲劳所致。据统计，在机械零件断裂失效中有80%以上属于疲劳断裂。
大量试验证明，应力减小，试样能经受的交变载荷循环次数增加，而且应力越小，试样能经受的循环次数越多。图1-4所示钢的交变应力 S 与循环次数 N 的关系曲线，叫作 S-N 应力寿命曲线。从该曲线中可以看出，当应力低于一定值时，试样可以经受无限周期循环而不破坏，这个应力值称为疲劳强度或疲劳极限，用 σ -1 表示。
图1-4 应力寿命曲线
实际上，要实现无限次交变载荷试验是不可能的。一般黑色金属取循环周次为10 7 时能承受的最大循环应力为疲劳强度，有色金属、高强度钢等取10 8 次。
为提高零件的疲劳强度，可采取改善零件的结构形状，减小零件的表面粗糙度值，提高表面加工质量和应用化学热处理、表面淬火、喷丸处理、表面滚压等各种表面强化处理的方法。