1.造成疲劳强度不合格的因素
由于疲劳断裂常常从工件最薄弱的部位或内部及外部缺陷所造成的应力集中处开始，因此疲劳失效对许多因素很敏感。
（1）合金成分 影响结构钢疲劳强度的主要元素是碳。以40Cr为例，当硬度大于40HRC时，不同成分低合金结构钢随碳含量增加，淬火、回火后的硬度及强度提高，其疲劳强度也提高。但若硬度过高，则材料脆性增加，其疲劳强度下降。硬度约在40～55HRC时，化学成分对低合金结构钢疲劳强度没有明显的影响。合金元素是通过提高钢的淬透性来提高疲劳强度的。固溶在奥氏体中的合金元素可提高钢的淬透性，改善钢的韧性，从而提高疲劳强度。
（2）淬火不充分 通常对于淬火后中温回火或调质状态下使用的中碳结构钢和低中碳合金结构钢，在因淬火加热温度偏低、工件尺寸过大或淬火冷却速度不足等原因造成淬火不充分或未淬上火时，即使回火后硬度达到技术条件的要求，其疲劳强度却往往不能满足使用要求而可能导致工件早期失效。这种情况需要重新进行热处理。
（3）组织状态 结构钢经调质处理得到的球状碳化物和正火得到的片状碳化物相比较，调质处理的疲劳强度高。但从循环韧性来看，片状珠光体比球状珠光体好。
中碳结构钢淬火成马氏体再回火到相同硬度，其疲劳强度随淬火马氏体量的增多而提高。就相同硬度而言，等温淬火处理工件的疲劳强度优于淬火、回火的工件。硬度大于40HRC的钢中，淬火马氏体回火时形成了碳化物薄膜，它起着应力集中的不良作用，故使淬火、回火工件的疲劳强度不如等温淬火处理的高。
淬火组织中由于加热或保温不足而残留有未溶解的铁素体，或热处理不当而存在过多的残留奥氏体，都会使疲劳强度下降。这是因为未溶解铁素体和残留奥氏体是交变应力下集中滑移的地方而过早形成疲劳裂纹的缘故。
经锻造和切削加工成形的工件，若流线方向和主应力方向平行时，其疲劳强度比流线和主应力垂直的高，而且材料强度越高，这种差别越大。
（4）夹杂物 钢中的非金属夹杂物是疲劳裂纹易于产生的地方。真空熔炼的钢比普通电炉冶炼的钢夹杂物少，因而疲劳强度高。
（5）渗层内氧化及残留奥氏体 渗碳层内氧化的产生使渗碳工件表面硬度下降，表面形成残留拉应力，大幅度降低了钢的疲劳强度。研究表明，内氧化层深小于0.013mm时，对疲劳强度影响不大；内氧化层深超过0.016mm，可使疲劳强度降低25%。
工件渗碳层中的残留奥氏体量超过32%（体积分数）时，将使渗碳工件的疲劳强度降低10%。
2.热疲劳缺陷
热循环温差大，所引起的热应力，往往超过材料高温下的屈服强度，所以由热应力引起的局部塑性变形，只要经过较少的循环次数，即可引起疲劳裂纹。因此，热疲劳是一种高温高应变疲劳，其规律基本上服从低周疲劳规律。热疲劳裂纹一般产生于工件的表面高应变部位，它和循环温差、机件表面缺口状态和材料有关。循环温差越大，缺口越尖锐，热疲劳寿命越短。
细化晶粒可以有效地提高疲劳强度，这是由于晶粒细化之后，在交变应力下可以减小不均匀滑移的程度。图3-11所示为锻模内表面热疲劳后产生的龟裂。(www.xing528.com)
防止疲劳断裂可以从以下两个方面来考虑：
（1）消除或减小疲劳失效的外因
1）设计方面。正确分析工作应力；合理选取安全系数；考虑缺口、应力集中、尺寸、表面状态的影响；避免共振等。
2）制造方面。合理安排铸、锻、焊、热处理、切削、抛光等工序，并保证质量要求。
3）使用方面。避免过载荷使用，防止表面碰伤、划伤；进行表面保护，防锈；定期保养，定期检修等。
（2）消除或减小疲劳失效的内因
1）强化材料。采用合金化、表面热处理强化以提高疲劳强度。
2）合理的残留应力。消除表面残留拉应力，合理获得表面残留压应力，如采用喷丸、滚压、表面热处理等。
3）消除缺陷。消除表面脱碳、氧化、腐蚀，控制夹杂物等级等。
以上两个方面是相互联系的，需要合理的配合才能达到防止或减少疲劳失效、发挥材料强度潜力的目的。
图3-11 锻模内表面热疲劳后产生的龟裂
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