In realtà il limite di fatica, in molti contesti normativi, non viene ammesso. Per citare solo un esempio, le norme per l'eolico richiedono di non usare l'asintoto inferiore della curva, ma di continuare a scendere indefinitamente, con una pendenza (per i metalli) 2*m-1, dove m è l'esponente della parte a bassi cicli. Addirittura in ambiente corrosivo si continua con la stessa pendenza.
La mia impressione (nota bene che dico impressione) è che il limite di fatica sia una prima approssimazione e che, con minore o maggiore intensità, tutti i materiali "continuano" a scendere, solo che i test difficilmente possono arrivare a 10e9 (o più) cicli. Man mano che nascono applicazioni più esigenti, come per esempio l'aeronautico (alluminio...) e l'eolico, le curve approssimate vengono sostituite da curve più realistiche che rappresentano bene il comportamento ad alti cicli. Un altro tipo di materiale che non ha asintoto sono i compositi, usati per le pale eoliche (e le ali...!).
Quanto al perchè, in effetti non so rispondere, ma sicuramente ha a che fare con la microstruttura del materiale. Un bel testo che contiene una buona parte sulla fatica è ...