大多數機器中使用的厚壁不銹鋼管在重復或交變應力下工作。例如各種發動機曲軸、機床主軸、齒輪、各種滾動軸承等。大直徑不銹鋼管材在小于以下交變應力的反復作用下斷裂的現象稱為“大直徑不銹鋼管疲勞”。

(1)疲勞極限實踐證明，材料承受的重復或交變應力與斷裂前的應力循環次數具有如圖1-16所示的曲線關系。這條曲線被稱為“疲勞曲線”或o- IV曲線。從曲線上可以看出，最大應力越低，斷裂前的循環次數越多。當應力下降到某個值時，疲勞曲線平行于橫軸，這意味著在某些條件下，當最大應力低于某個值時，材料可能經歷無限制的應力循環而不會疲勞斷裂。這個應力值被稱為不銹鋼換熱管廠家“疲勞極限”。當應力循環對稱時。對于厚壁不銹鋼管來說，如果n達到100 ~ 107次后沒有發生疲勞斷裂，則可以認為隨著度的繼續增加，疲勞斷裂不會再次發生。因此，以=107為基準，可以確定大直徑不銹鋼管的疲勞極限。對于彩色大直徑不銹鋼管，通常要求規定108個或更多循環的應力循環次數，以確定疲勞極限。

(2)疲勞斷裂分析疲勞斷裂一般由兩部分組成。一部分是疲勞裂紋擴展部分，其特征在于摩擦產生的光滑度，有時可觀察到幾個弧形或徑向特征。另一部分是突然破裂。從疲勞斷裂的特征可以看出，疲勞裂紋的產生和發展與大直徑不銹鋼管內部結構的變化有關。

疲勞斷裂過程：目前普遍認為，不銹鋼換熱器管在反復或交變應力下，盡管其應力值遠低于其抗拉強度，但厚壁不銹鋼管材料表層的一些晶粒由于取向或其他原因產生的應力過大而產生局部塑性變形，或者由于夾雜物、劃痕等缺陷產生的微裂紋導致材料表面應力集中。這種微裂紋隨著應力循環次數的增加而逐漸擴展，直到末端沒有裂紋的部分大大減少，以致它不能承受所施加的載荷而突然斷裂。

如上所述，為了提高大直徑厚壁不銹鋼管的疲勞極限，除了改善其結構形狀和避免應力集中外，還可以通過改善零件的表面光潔度和采用各種表面強化方法來實現。表層形成的殘余應力對疲勞極限有很大影響。一般來說，表層壓應力的存在可以降低零件工作時疲勞裂紋的拉應力值，從而大大提高其疲勞極限。

在表面強化方法中，噴丸強化、表面冷軋、化學熱處理和表面淬火被廣泛使用。