疲勞斷裂是在遠低于材料強度極限甚至屈服極限的交變應力作用下，材料發生破壞的現象。其原因主要有以下幾方面：
 
材料因素
 
- 材質不均勻：材料內部存在雜質、氣孔、偏析等缺陷，會使局部區域的力學性能下降，在交變應力作用下，這些薄弱部位容易形成疲勞裂紋。
- 韌性不足：韌性差的材料在承受交變應力時，難以通過塑性變形來緩解應力集中，從而更容易發生疲勞斷裂。
 
載荷因素
 
- 交變應力特性：應力幅值越大、循環頻率越高，材料越容易發生疲勞斷裂。而且，應力循環中的拉應力對疲勞裂紋的擴展起著關鍵作用。
- 過載：偶然的過載會使材料內部產生較大的應力，可能導致局部出現微小裂紋，這些裂紋在后續的交變應力作用下會逐漸擴展，最終引發疲勞斷裂。
 
環境因素
 
- 溫度：高溫會使材料的強度降低、韌性增加，加速材料的疲勞損傷；低溫則可能使材料變脆，降低其抗疲勞性能。
- 腐蝕介質：材料在腐蝕環境中工作時，表面會受到腐蝕作用而產生損傷，這些損傷會成為疲勞裂紋的萌生源，同時腐蝕介質還會加速裂紋的擴展，使材料的疲勞壽命顯著降低。
 
加工制造因素
 
- 表面粗糙度：零件表面粗糙度值越大，表面的微觀不平度就越大，在交變應力作用下，這些部位容易產生應力集中，從而降低零件的疲勞強度。
- 加工缺陷：在加工過程中，如鍛造時的折疊、焊接時的氣孔和夾渣、切削加工時的刀痕等，都會成為疲勞裂紋的萌生處，降低材料的抗疲勞性能。
 
設計因素
 
- 結構不合理：零件的結構設計如果存在尖角、缺口、截面突變等，會導致應力集中，使局部應力遠高于平均應力，從而降低零件的疲勞強度。
- 選材不當：如果所選材料的性能不能滿足零件在工作條件下的要求，如強度、韌性、抗疲勞性能等，就容易發生疲勞斷裂。