鋼材在交變荷載(方向、大小迴圈變化的力)的反覆作用下，往往在應力遠小於其抗拉強度時就發生破壞，這種現象稱為鋼材的疲勞破壞。實驗證明，鋼材承受的交變應力σ越大，則鋼材至斷裂時經受的交變應力迴圈次數N越少，反之越多。當交變應力降低至一定值時，鋼材可經受交變應力迴圈達無限次而不發生疲勞破壞。通常取交變應力迴圈次數取某一固定值(例如N=107)時試件不發生破壞的最大應力值σN作為其疲勞極限。在進行疲勞試驗時，採用的最小與最大應力之比ρ叫做疲勞特徵值。對於預應力鋼筋通常取0.7～0.85，對於非預應力鋼筋，通常取0.1～0.8.
鋼材的疲勞破壞一般是由拉應力引起的，首先在區域性開始形成細小裂紋，隨後由於微裂紋尖端的應力集中而使其逐漸擴大，直至突然發生瞬時疲勞斷裂。從斷口可以明顯地區分出疲勞裂紋擴充套件區和瞬時斷裂區。
一般來說，鋼材的抗拉強度高，其疲勞極限也較高。鋼材的`內部組織結構，成分偏析及其他缺陷是決定其疲勞效能的主要因素。同時，由於疲勞裂紋是在應力集中處形成和發展的，故鋼材的截面變化、表面質量及內應力大小等可能造成應力集中的因素都與其疲勞極限有關。例如鋼筋焊接接頭的卷邊和表面微小的腐蝕缺陷，都可使疲勞極限顯著降低。當疲勞條件與腐蝕環境同時出現時，可促使區域性應力集中的出現，大大增加了疲勞破壞的危險性。
