Kelelahan logam mengacu pada proses di mana material dan komponen secara bertahap menghasilkan kerusakan kumulatif permanen lokal di satu atau beberapa tempat di bawah tekanan siklik atau regangan siklik, dan retakan atau fraktur lengkap tiba-tiba terjadi setelah sejumlah siklus tertentu. Ketika material dan struktur mengalami beban yang berubah secara berulang, meskipun nilai tegangan tidak pernah melebihi batas kekuatan material, material tersebut dapat rusak meskipun lebih rendah dari batas elastis. Fenomena kerusakan material dan struktur di bawah beban bergantian yang berulang ini disebut kegagalan kelelahan logam.
Secara umum, logam akan menghasilkan beberapa retakan halus pada permukaan logam di bawah beban bolak-balik yang terus-menerus. Setelah retakan pada permukaan logam terakumulasi dan meluas hingga batas tertentu, fraktur getas yang cepat dan kuat akan terjadi. Ketika fraktur getas terjadi, logam sering kali tidak menanggung beban yang melebihi kekuatan tarik/tekan logam. Alasannya adalah bahwa kekuatan tarik/tekan logam adalah nilai yang diperoleh dalam kondisi statis, dan alasannya adalah bahwa di bawah beban bergantian, logam lebih mungkin mencapai batas kekuatan dan kemudian menghasilkan kegagalan lelah.
Ada dua alasan utama kegagalan kelelahan logam. Di satu sisi, setelah serangkaian proses seperti peleburan dan pengecoran, struktur logam di dalam produk jadi tidak seragam, yang akan menyebabkan cacat dan tegangan internal di dalam logam. Perlakuan panas yang baik dapat memperbaiki struktur logam dan menghilangkan sebagian besar tegangan. Menambahkan berbagai elemen tanah jarang ke logam dapat meningkatkan kekuatan kelelahan logam, sehingga meningkatkan masa pakai logam. Di sisi lain, ada faktor eksternal, yang dapat diringkas menjadi tiga aspek. Salah satunya adalah membedakan berdasarkan jenis beban, seperti kelelahan impak yang terbentuk oleh beban impak pada permukaan, beban kontak, lubang dan lubang yang terbentuk di permukaan untuk menghilangkan kelelahan, kelelahan akibat gerakan mikro, seperti ketika permukaan dua bagian bersentuhan, permukaan kontak mengalami gerakan relatif bolak-balik kecil. Gerakan, dan kemudian permukaan bagian akan menghasilkan keausan, oksidasi, pengelupasan kelelahan dan bentuk lain dari kelelahan akibat gerakan mikro, dll., yang dapat dibagi menjadi suhu tinggi, suhu rendah, siklus suhu tinggi dan rendah, kelelahan korosi, dll. sesuai dengan suhu sekitar. Dalam kondisi suhu tinggi (di atas titik leleh logam atau di atas suhu rekristalisasi), plastisitas logam meningkat dan kekerasan menurun, yang membuatnya lebih mudah mengalami deformasi. Dalam kondisi suhu rendah, plastisitas logam menurun, kerapuhan meningkat, dan logam lebih mungkin mengalami fraktur getas dan masalah lainnya. Karena karakteristik ekspansi dan kontraksi termal, logam akan menghasilkan tegangan internal dalam kondisi siklus suhu tinggi dan rendah, yang akan menyebabkan kerusakan kelelahan pada logam. Kelelahan korosi mengacu pada pembentukan oksida pada permukaan logam di bawah aksi uap air di udara, yang akan menghancurkan kekuatan permukaan logam dan membuat area korosi lebih rentan terhadap kerusakan. Menurut keadaan tegangan, dapat dibagi menjadi kelelahan tegangan tunggal dan kelelahan tegangan multi arah. Di bawah aksi siklus tegangan tunggal, bagian-bagian akan memiliki masa pakai yang sedikit lebih rendah dari batas kekuatan beban statis, sedangkan di bawah aksi tegangan multi arah, bagian-bagian lebih mungkin mengalami kelelahan karena deformasi.
Setelah memahami kondisi pembentukan kelelahan logam, kita akan mengeksplorasi cara menemukan kelelahan logam yang tersembunyi. Sejak ditemukannya kelelahan logam pada awal abad ke-19, orang-orang telah mengeksplorasi penyebab kelelahan. Dalam proses eksplorasi, orang-orang telah menguasai berbagai metode deteksi cacat. Ada lima metode deteksi cacat umum: deteksi sinar-X, deteksi ultrasonik, deteksi arus eddy, deteksi partikel magnetik, dan deteksi penetrasi. Mengambil deteksi sinar-X sebagai contoh, logam ditembus oleh sinar-X. Bagian yang rusak di dalam logam dapat menembus lebih banyak sinar, sedangkan bagian dengan kepadatan seragam akan memantulkan kembali lebih banyak sinar. Oleh karena itu, saat pencitraan, cacat lebih gelap, dan bagian dengan kepadatan seragam lebih cerah. Dengan cara ini, kita dapat lebih intuitif dan cepat menentukan distribusi cacat di dalam logam, sehingga kita dapat menghindari terjadinya kerusakan kelelahan sampai batas tertentu dengan menghindari cacat sebagai area kerja dan memperkuat kekuatan cacat.
