金属材料由于温度梯度循环引起的热应力循环（或热应变循环），而产生的疲劳破坏现象，称为热疲劳。
金属零件在高温条件下工作时，其环境温度并不恒定，而有时是急剧反复变化的。由此造成的膨胀和收缩若受到约束时，在零件内部就会产生热应力（又称温差应力）。温度反复变化，热应力也随着反复变化，从而使材料受到疲劳损伤。
塑性材料抗热应变的能力较强，故不易发生热疲劳。相反，脆性材料抗热应变的能力差，热应力容易达到材料的断裂应力故易受热冲击而破坏。
（1）、典型的表面疲劳裂纹呈龟裂状。
（2）、裂纹走向可以是沿晶型的，也可以是穿晶型的；一般裂纹端部较尖锐，裂纹内有或充满氧化物。
（3）、宏观断口呈灰色，并为氧化物覆盖。
（4）、裂纹源于表面，裂纹扩展深度与应力、时间及温差变化相对应。
（1）、环境的温度梯度及变化频率越大越易产生热疲劳。
（2）、热膨胀系数不同的材料组合时，易出现热疲劳。
（3）、晶粒粗大且不均匀，易出现热疲劳。
（4）、晶界分布的第二相质点对热疲劳的产生，具有促进作用。
（5）、材料的塑性差，易出现热疲劳。
（6）、零件的几何结构对金属的膨胀和收缩的约束作用大，易出现热疲劳。
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