构件在长期交变力作用下，虽然它承受的应力远小于材料的屈服极限，在没有明显塑性变形的情况下，发生断裂的现象称为金属的疲劳。金属疲劳破坏的原因是经过应力多次交替变化后，在应力最大或有缺陷部位会产生微细的裂纹，裂纹尖端出现严重是应力集中，随着交变应力循环次数的增加，裂纹逐渐扩大，最后导致破裂。

材料经受无限次变载荷而不发生断裂时的最大应力，称为材料的疲劳极限。工程上常根据工件的使用寿命要求，规定交变应力循环一定次数时的应力为有限疲劳极限或条件疲劳极限。如锅炉的每次启动和停止，工质运行参数波动一次，承压部件都要经受一次交变应力及应变的循环，应在保持材料一定强度的基础上尽可能提高钢材的塑性及韧性。

部件在受热或冷却时，若各部分温度不一致，变形将受制约，温度高的部分要膨胀伸长，温度低的部分则限制它的膨胀，致使在高温部位产生压应力，低温部位产生拉应力。锅炉在启、停过程中，出现的气泡内外壁温差，将会在汽包壁内产生热应力。