金属材料的疲劳分为高温疲劳和热疲劳。
高温疲劳是指在高温下，受交变或重复应力作用的高温零件，也经常因疲劳而引起断裂的现象称为高温疲劳。
受交变或重复应力作用的高温零件，也经常因疲劳而引起断裂。由于在对称交变应力作用下，在张应力期所产生的伸长在一定程度上为以后压应力产生的压缩所抵消，所以一般只有在不对称交变应力下其不对称部分应力才会引起蠕变。
疲劳裂纹一般是由表面层或表面下某些缺陷形成的。在交变应力作用下，裂纹逐渐扩大，直到剩余的断面承受不了交变应力而发生突然断裂。研究指出，在较低温度下，疲劳裂纹是穿晶的，而在高温下，疲劳裂纹沿晶界发展。裂纹从穿晶型到沿晶型发展的转变温度是随应力的大小、应力交变频率以及介质的作用等因素而改变的。在交变应力条件下，一般比静拉伸测出的穿晶沿晶断裂转变温度要高。增加交变应力的频率，该转变温度升高；由于化学介质的作用，该转变温度降得很低。另外，耐热钢与合金在一定温度下给定时间内的疲劳破坏应力是与同样条件下的持久强度之间有很好的相关性，一般持久强度越高，高温疲劳强度越高。
研究结果表明，某材料在某一高温下，108次高温疲劳强度是该温度下高温抗拉强度的 1/2 。
不锈钢的成分和热处理条件对高温疲劳强度有直接影响。特别是当碳的含量增加时高温疲劳强度明显提高，固溶热处理温度对高温疲劳强度也有显著的影响。一般来说，铁素体型不锈钢具有良好的热疲劳性能。在奥氏体不锈钢中，当含硅量高且在高温下具有良好延伸性的牌号的钢种，有着良好的热疲劳性能。
热膨胀系数越小，在同一热周期作用下应变量越小，变形抗力越小和断裂强度越高，持久寿命就越长。可以说马氏体型不锈钢1Cr17的疲劳寿命最长，而0Cr19Ni9、0Cr23Ni13和2Cr25Ni20等奥氏体型不锈钢的疲劳寿命最短。另外，铸件较锻件更易发生由于热疲劳引起的破坏。
在室温下，107次疲劳强度是抗拉强度的1/2。与高温下的疲劳强度相比可知，从室温到高温的温度范围内疲劳强度没有太大的差异。
热疲劳可能使喷气式发动机或汽轮机（透平机）的叶片等造成破坏。用所测定出来的数据绘制出的曲线，称为S-N曲线，见图4-3，它可作为结构设计的基础。不锈钢的化学成分或热处理，在蠕变时同样会影响到高温疲劳强度。06Cr18Ni11Nb（347），06Cr18Ni11Ti（321）因为具备高温特性，用途较广，但在700℃上下的积层缺陷上，在析出微细的NbC，TiC硬化物的背面，容易发生脆性晶间裂纹，而引起疲劳强度的降低。
伴随着加热和冷却，用于部件的支撑件，因热膨胀、热收缩受到约束时，这将阻碍材料的胀缩变形，而产生应力。这种随着温度反复变化而引起应力也反复变化，导致使材料损伤的现象同样为热疲劳。
研究认为10Cr17（430）不锈钢的疲劳寿命长，而06Cr19Ni10（304）、16Cr23Ni13（309）、20Cr25Ni20（310）等奥氏体系列不锈钢的疲劳寿命短。这是因为前者线膨胀系数小，在同样的一个热循环过程中，其变形量越小，高温延伸性就越大，其疲劳寿命就长。
另外，耐热钢与合金在一定温度下给定时间内的疲劳破坏应力是与同样条件下的持久强度之间有很好的相关性，一般持久强度越高，高温疲劳强度越高。
