在足够大的交变应力作用下，于金属构件外形突变或表面刻痕或内部缺陷等部位，都可能因较大的应力集中引发微观裂纹。分散的微观裂纹经过集结沟通将形成宏观裂纹。已形成的宏观裂纹逐渐缓慢地扩展，构件横截面逐步削弱，当达到一定限度时，构件会突然断裂。
金属因交变应力引起的上述失效现象，称为金属疲劳。统计数据表明，机械零件的失效，约有70%左右是疲劳引起的，而且造成的事故大多数是灾难性的。因此，通过实验研究金属材料抗疲劳的性能是有实际意义的。金属断裂过程的试验即为金属疲劳试验，原理是利用金属试样或模拟机件，在低于屈服点的交变载荷循环作用下，记录发生疲劳断裂时的载荷作用频次，1829年德国人阿尔贝特(J.Albert)为解决矿山卷扬机服役过程中钢索经常发生突然断裂，首先以10次/分的频率进行疲劳试验。
金属材料疲劳试验的一些常用试验方法通常包括单点疲劳试验法、升降法、高频振动试验法、超声疲劳试验法、红外热像技术疲劳试验方法等。
金属材料内部主要检测项目如下：
1、机械性能：主要包括（拉伸试验、高低温拉伸试验、 压缩试验、剪切试验、扭转试验、弯曲试验、冲击试验、洛氏硬度试验、布氏硬度试验、维氏硬度试验、压扁试验 ；
2、化学成分分析：主要分析金属材里的各种化学成分含量（碳, 硅, 锰, 磷, 硫, 镍, 铬, 钼, 铜, 钒, 钛, 钨,铅, 铌, 汞, 锡, 镉, 锑, 铝, 镁, 铁, 锌, 氮, 氢, 氧 ）；
3、金相测试：主要包括（非金属夹杂物、低倍组织、晶粒度、断口检验、镀层厚度、硬化层深度、脱碳层、灰口铸铁金相、球墨铸铁金相、金相切片分析；
4、镀层测试：常用方法为，镀层测厚-库仑法、镀层测厚-金相法、镀层测厚-涡流法、镀层测厚-射线荧光法、镀层成分分析和表面污点分析；
5、腐蚀测试：包括中性盐雾试验、酸性盐雾试验、铜离子加速盐雾、二氧化硫腐蚀试验、硫化氢腐蚀试验、混和气体腐蚀实验、不锈钢10%草酸浸蚀试验、不锈钢硫酸-硫酸铁腐蚀试验、不锈钢65%硝酸腐蚀试验、不锈钢硝酸-氢氟酸腐蚀试验、不锈钢硫酸-硫酸铜腐蚀试验、不锈钢5%硫酸腐蚀试验；
6、无损探伤：包括超声波检测、射线检测、磁粉检测、渗透检测；
7、尺寸测试：包括尺寸测量、对称性、垂直度、平整度、圆跳动、同轴度、平行度、圆度、粗糙度；
8、焊接工艺评定：包括拉伸测试、弯曲测试(面弯背弯侧弯)、超声波检测、射线检测、磁粉检测、渗透检测、表面目测、宏观组织检测、焊缝硬度测试、冲击测试。
9、失效分析包括：失效分析的程序和步骤、对失效事件进行调查、确定肇事件或者首先失效件、仔细收集失效件残骸并妥善保管、收集失效件背景资料、确定失效分析方案并制定实施细节、检查、测试与分析。
