Unter Ermüdung versteht man die fortschreitende, lokale Schädigung eines Werkstoffs infolge zyklischer mechanischer Beanspruchung, die bei Spannungen deutlich unterhalb der statischen Festigkeit zum Versagen führen kann. Charakteristisch ist die Anrissbildung und -ausbreitung unter wiederholter Lastwechsel- oder Schwingbeanspruchung, bis zum plötzlichen, meist spröden Bruch.

Das Ermüdungsverhalten wird typischerweise in Wöhler-Versuchen (S-N-Kurven) charakterisiert, in denen Spannungsamplitude gegen Lastspielzahl bis zum Bruch aufgetragen wird. Für viele Stähle lässt sich eine Dauerfestigkeit identifizieren, für zahlreiche NE-Metalle hingegen nicht. Ergänzend beschreiben ε-N-Kurven das Verhalten bei plastisch dominierten, niedrigzyklischen Belastungen.

Man unterscheidet Hochzyklische Ermüdung (HCF) mit überwiegend elastischer Deformation und hohen Lastspielzahlen (N > 10^4–5) von der Niedrigzyklischen Ermüdung (LCF) mit signifikanter plastischer Deformation und geringeren Spielzahlen. Thermomechanische Ermüdung (TMF) berücksichtigt zusätzlich zeitlich veränderliche Temperaturfelder und daraus resultierende thermische Dehnungen.

Die Ermüdungsleistung und Ermüdungseigenschaften werden durch Mikrostruktur (Korngröße, Phasen, Ausscheidungen), Defekte (Poren, Einschlüsse), Oberflächenbeschaffenheit, Umgebungsmedien (Korrosion) und Mittelspannung stark beeinflusst. Lebensdauervorhersagen nutzen bruchmechanische Ansätze (Rissfortschrittskurven da/dN–ΔK) oder schädigungsakkumulationsbasierte Konzepte. Eine präzise Erfassung der Betriebsbeanspruchung sowie geeignete Oberflächen- und Wärmebehandlungen sind zentral zur Vermeidung von Ermüdungsschäden.