金属疲劳是指材料在重复或交变载荷作用下，经过一定的循环次数后，产生的从微观裂纹萌生、扩展到最终断裂的过程。金属疲劳破坏的主要模式有三种：高周疲劳、低周疲劳和超低周疲劳（或称蠕变疲劳）。

1. 高周疲劳（High Cycle Fatigue, HCF）： 这种疲劳发生在应力水平较低、寿命较长的情况下，通常经历几万到几百万次循环载荷。高周疲劳的特点是从裂纹萌生到宏观裂纹扩展所需时间较长，其中裂纹萌生阶段占据总寿命的90%以上。预防措施包括使用高强度材料、减少表面粗糙度、应用表面处理技术如喷丸强化等，以提高材料表面的抗疲劳性能。

2. 低周疲劳（Low Cycle Fatigue, LCF）： 发生在应力水平较高、寿命较短的情况下，通常只经历几百到几千次循环载荷。的特点是对塑性变形更为敏感，疲劳损伤以材料内部的微观结构变化为主。预防低周疲劳的措施包括优化设计以降低应力集中，采用具有更好延展性和韧性材料，实施有效的表面和内部处理，如热处理、冷作硬化等。

3. 超低周疲劳（Very Low Cycle Fatigue, VLFC）或蠕变疲劳： 主要在高温环境下发生，与塑性变形和蠕变损伤有关。超低周疲劳下，应力-应变关系呈现非线性，材料的疲劳寿命受到温度和环境的显著影响。为了避免此类型的疲劳损伤，需要选用耐高温材料、减少高温下的机械载荷，同时在设计阶段考虑热应力的影响。

综合预防措施：

• 设计优化：通过结构设计减少应力集中，合理选择材料，采用有限元等现代设计分析方法预测潜在的疲劳风险。
• 材料选择：根据应用条件选择具有适当强度、韧性和耐腐蚀性的材料。
• 制造过程控制：确保制造精度，避免缺陷，如裂纹、气孔等，采用高质量的焊接技术和热处理工艺。
• 维护保养：定期进行检查和维护，及时发现并处理早期裂缝，延长使用寿命。
• 环境控制：对于易受腐蚀影响的部件，采取防腐措施，或改变工作环境以减少腐蚀性介质的影响。
• 载荷管理：合理安排设备运行周期，避免长时间处于高负荷状态，适时休息以减少疲劳积累。

通过上述措施的综合应用，可以有效预防和减少金属疲劳破坏，提高机械产品的可靠性和安全性。